Por J. Alberto Castro
El cemento tradicional sirve como aglomerante o adhesivo, por lo que resulta el material más utilizado en la construcción después del agua. Como producto final es sólido, gris y altamente eficaz. Imposible visualizarlo con la capacidad de generar energía eléctrica a través de radiación solar…
Pero aunque parezca irrealizable Euxis Kismet Sierra Márquez y Orlando Gutiérrez Obeso, alumnos del Doctorado en Tecnología Avanzada del Centro de Investigación e Innovación Tecnológica Azcapotzalco (Ciitec), del Instituto Politécnico Nacional (IPN), desarrollaron un concreto fotovoltaico con la capacidad de generar energía eléctrica al ser irradiado con energía solar.
Como estudiantes de maestría los politécnicos decidieron unir sus conocimientos en cementos avanzados, materiales cerámicos y nanotecnología para trabajar de manera mancomunada “en el diseño de un concreto que cumpla todos los criterios estructurales para emplearse en la construcción de banquetas, puentes, losas de cimentación, etcétera, y al mismo tiempo tenga la capacidad de utilizar la energía eléctrica almacenada de manera ecológica y sustentable para los electrodomésticos, la carga de dispositivos móviles, iluminación arquitectónica, entre otros”.
El prototipo es una pieza sólida de concreto mezclada con elementos orgánicos que permiten la captación de radiación solar y la generación de corriente eléctrica.
Se trata, dice Sierra Márquez en entrevista con Vértigo, de “prácticamente una celda solar de concreto que puede ser parte de un sistema voltaico y sin problema podrá conectarse a una batería para recargarla de energía eléctrica y disponer de ella”.
Respecto de la obtención de nanopolvos de concreto la investigadora explica que se logra mediante una técnica llamada “molienda de alta energía” centrada en conseguir partículas inferiores a los 100 nanómetros.
El paso siguiente consiste en mezclar el cemento con otros óxidos y compuestos orgánicos para conseguir la arena fotovoltaica (perovskita). Una vez creada la perovskita se une al óxido de titanio utilizado en la fabricación de celdas Gratzel; y tras esta operación se obtiene una matriz que absorbe radiación solar que finalmente se transformará en energía eléctrica.
La búsqueda de Sierra y Gutiérrez se inscribe en el interés mundial por crear materiales fotovoltaicos con la capacidad de absorber energía solar y transformarla en energía eléctrica. Por ejemploElon Musk ha lanzado la tercera fase de su cruzada para hacer una teja solar, con la promesa de que esta vez será un éxito. Su compañía Tesla promueve un tejado solar más grande, mejor, más sencillo y 40% más barato.
Sin contar con los recursos económicos millonarios de Musk los especialistas del IPN tras una ardua investigación de laboratorio son los creadores del primer cemento con la capacidad de absorber energía del espectro solar, durante el día o la noche, sin ningún riesgo de cortocircuito o recarga eléctrica, tal como funciona una celda solar común.
Concreto inteligente
De acuerdo con Sierra se tiene previsto producir en principio unas losetas prefabricadas de concreto fotovoltaico que se conecten con otras y así se puedan armar y colocar en carreteras, muros de edificio, techos, paredes, banquetas y casas.
El proyecto y la formulación del concreto fotovoltaico se ofrecerá a grandes cementeras a nivel global que han mostrado interés por el desarrollo de materiales para construcción más inteligentes y amigables con el medio ambiente.
Los inventores también consideran la posibilidad de emprender y crear una compañía encargada de sacar el producto al comercio. Para lograrlo acelerarán los trámites de propiedad intelectual, integración de un modelo de negocio, atracción de inversiones y la esperanza de que el próximo año se pueda ofertar su tecnología al sector productivo.
Sin duda esta nueva variante de cemento tendrá un gran porvenir porque en materia de radiación solar el país se ubica en una posición privilegiada al encontrarse dentro del cinturón solar (franja solar) del planeta, por lo que estados como Chihuahua, Sonora, Durango y Baja California reciben por más tiempo e intensidad radiación solar muy superior a la media internacional, lo que en un futuro podría facilitar el empleo de esta tecnología en el área de concretos inteligentes.
Además la innovación de los politécnicos se da en el contexto del crecimiento de la capacidad de generación de la energía solar global. Sobre el prometedor futuro del mercado solar en el mundo Edurne Zoco, directora de tecnología limpia y energía renovable en IHS Markit, sostiene: “Si la década pasada fue la de innovación tecnológica, importantes reducciones de costos, grandes subsidios y el dominio de algunos mercados, la de 2020 marcará la aparición de energía solar no subsidiada, diversificación y expansión de la demanda de instalaciones solares en todo el mundo, nuevos actores en el mercado y mayor competitividad en comparación con las energías convencionales”.
Cabe mencionar que el concreto voltaico obtuvo el máximo reconocimiento en la categoría de Energía renovable y accesible del concurso Soluciones para el futuro, Premio al Emprendimiento Politécnico 2019, otorgado por el IPN y la empresa Samsung.
Tras una ardua y provechosa investigación Sierra y Gutiérrez están satisfechos de convertir en realidad un nuevo conocimiento, así como de protagonizar un caso de éxito de transferencia tecnológica y de emprendimiento.
El Sol promete otra década de crecimiento constante
El mundo instalará 142 GW (gigavatios) de nueva potencia fotovoltaica en 2020.
Las instalaciones solares continuarán experimentando tasas de crecimiento de dos dígitos en la nueva década a escala mundial.
Países con mayor capacidad solar fotovoltaica instalada en 2019 son: China, Estados Unidos, Alemania, Japón, Italia, India, Países Bajos y España, que juntos concentran 83% de la capacidad solar fotovoltaica global.
Los países que instalen entre uno y cinco GW al año serán el motor de crecimiento del mercado. En 2018 hubo siete mercados en esas cifras. Para 2022 habrá 19, con nuevas naciones como Arabia Saudita, Francia y Taiwán.
En América Latina Brasil parece ser de momento el mercado más emocionante, con grandes inversiones como las de la empresa China Build Your Dreams, que ha instalado paneles solares de un GW.
Entre los mercados fotovoltaicos en crecimiento destacan: India, con 10.8 GW instalados; Australia, con 3.8; México, con 2.7; Corea, 2.0; y Turquía por encima de 1.6 GW.
Fuentes:AIE y Global Photovoltaic