La realidad paralela

El científico fotosintético

Células solares que funcionan como hojas. Turbinas eólicas de diseño helicoidal. Sistemas de ventilación natural que emulan los termiteros de África. Paneles de aislamiento que reproducen los hexágonos de las colmenas... El catálogo de soluciones “copiadas” de la naturaleza se está disparando a un rapidez que ni la propia Janine Benyus, autora de Biomímesis, creyó posible cuando popularizó el término en 1997.
En esta segunda entrega de tecnologías directamente inspiradas por la naturaleza visitamos el laboratorio Daniel Nocera, el científico “fotosintético”, en el MIT de Boston. Y de allí daremos un salto vertiginoso a California, donde Jay Harman ha aprovechado las lecciones que aprendió haciendo surf para crear su propia tecnología, a la busca de la proporción áurea o la espiral de la vida…

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Carlos Fresneda

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Daniel Nocera, inventor de la 'hoja artificial. Foto: ©Isaac Hernández

Daniel Nocera entra y sale de su laboratorio en el MIT de Boston sin quitarse la camiseta de químico psicodélico, en honor a Jerry García de los 'Grateful Dead', no se sabe muy bien si cantando 'House of the Rising Sun' o 'Lucky Old Sun'. El mensaje viene a ser el mismo: 'Al final del día, y en un plazo no muy largo, usaremos el sol como única fuente de energía'.
Nocera lleva tiempo persiguiendo el 'santo grial' de la química: reproducir el 'milagro' de la fosíntesis de un modo eficiciente y barato. Y parece que finalmente lo ha logrado, a sus 56 años y con la bendición de la revista Nature, que le ha dedicado páginas y más páginas a su 'invento': una 'hoja' artificial de silicio que puede revolucionar el futuro de la energía solar.
"Hasta ahora teníamos básicamente dos alternativas: la fotovoltaica y la termosolar", recuerda Nocera, mesándose la barba cana. "Las dos van a seguir haciendo falta, sobre todo como fuentes de energía centralizada. Pero pronto tendremos nuevas opciones de energía descentralizada, y una de ellas puede muy bien ser la 'hoja' artificial".

"Nuestra 'hoja' de laboratorio imita la función, pero no es una réplica exacta de una hoja, ni tiene la misma forma", explica Daniel Nocera. "Hay básicamente dos maneras de aprender la naturaleza: una es imitándola por completo y otra es lo que llamamos 'biomímesis funcional', donde la función es exactamente igual, pero la forma y los efectos no tienen por qué ser los mismos".La 'hoja', del tamaño de un naipe, está fabricada de silicio, con níquel y cobalto que sirven de catalizadores. Depositada en un cubo con agua, la 'hoja' reacciona químicamente ante la luz solar y produce burbujas separadas de oxígeno e hidrógeno. Las dos corrientes pueden ser recolectadas y almacenadas en pilas de combustible para proporcionar energía 'limpia'.
En la naturaleza, las plantas utilizan los rayos del sol para producir electrones que luego son utilizados para dividir el agua. En la fotosíntesis artificial, la luz solar genera una corriente eléctrica que permite separar el agua en sus dos componentes básicos, usando un metal como catalizador.
Según Nocera, el gran avance ha sido no tanto reproducir el 'milagro' fotosintético como hacerlo de un modo barato, con materiales de bajo costo, y tremendamente eficiente, hasta diez veces más que una hoja natural. El prototipo experimental, presentado por primera vez a la comunidad científica el pasado mes septiembre, puede generar energía durante 45 horas seguidas por pura reacción química.

No quiero hacer ciencia para los ricos. Tengo un compromiso, y es el procurar energía a los países en desarrollo"

Le preguntamos a Nocera que nos ayude a visualizar su 'invento', funcionando en un hogar convencional. El científico del MIT vaticina que con el tiempo bastará con un depósito de agua del tamaño de una puerta, lleno de 'hojas' que separarán el oxígeno y el hidrógeno, y que actuará como "una pequeña central eléctrica doméstica".
Faltan aún por resolver los problemas de almacenamiento y distribución, pero el científico fotosintético asegura que sentirá "una profunda frustración" si en cuatro años no ve su invento materializado y comercializado: "No podemos perder más tiempo. El cambio climático, el crecimiento de la población y las necesidades energéticas de los países en desarrollo son grandes retos a los que hay que responder de una manera urgente".
Dan Nocera: Personalized Energy

Nocera cuenta no sólo con el respaldo del prestigioso MIT, sino con la capacidad de sus propia empresa, Sun Catalytix, y con un padrino de renombre y lujo: el multimillonario Ratan Tata, empeñado en probar el invento en miles de hogares en la India (aunque aún no hay una fecha en el horizonte).
"No quiero hacer ciencia para los ricos", advierte Nocera, que asegura que su gran empeño ha sido abaratar al máximo los costes para llegar a las capas más marginadas de la sociedad. "Tengo un compromiso, y es el procurar energía a los países en desarrollo, que es donde va a estar la clave en las próximas décadas y donde podemos tener un impacto realmente visible y apreciable. Pienso sobre todo esos 3.000 millones de seres humanos que aspiran a vivir como nosotros y en los 3.000 millones que posiblemente nacerán en el próximo medio siglo y que necesitan una alternativa".

La espiral de la vida

Jay Harman aprendió las mejores lecciones de su vida haciendo surf en Australia. “No era bueno en el colegio, pero de niño sentí la fascinación por el agua y por el movimiento”, reconoce este singular experto en dinámica de fluidos, acompañado a todas las horas –como si fuera su talismán- por su querido vórtice metálico.
“Esta es la forma más imitada por la naturaleza, presente en las conchas de los nautilus, en las semillas de los girasoles, en los tornados y los huracanes, en los remolinos del agua”, recuerda el fundador de Pax Scientific, que ha aplicado el diseño helicoidal “ultraeficiente” a ventiladores, sistemas de refrigeración e incluso turbinas de viento.
“Los humanos presumimos de haber 'descubierto' cuál es la distancia más corta entre dos puntos, pero lo cierto es que en el mundo natural no existe la línea recta, y tiene que haber un motivo”, apunta Harman, pionero aventajado de la biomímesis, empeñado en aplicar a la tecnología todo lo que aprendió 'atrapando' las olas...

“La Naturaleza lleva miles de millones de años intentando resolver todos los problemas a los que nos enfrentamos; va siendo hora de que la escuchemos. Desperdiciamos mucha energía por intentar hacerlo a 'nuestra' manera, sin darnos cuenta de que las soluciones están a nuestro alrededor, esperando a que sepamos cómo aplicarlas”.La espiral de la vida, la proporción aúrea, la “geometría sagrada”... Harman recuerda la fascinación que siempre ha sentido el hombre por la forma helicoidal, incluido el propio Leonardo Da Vinci, volcado en sus últimos años de vida en descifrar los misterios de lo que el fundador de Pax Scientific prefiere llamar simple y llanamente “la geometría de la eficiencia”.“Así es como circula la sangre por nuestras venas, como entra y sale el aire de nuestros pulmones, como capturan el sonido nuestros oídos”, añade el fundador de Pax Scientific, con su torrente de voz en espiral. “La estructura del ADN, el cordón umbilical, las expansión de las galaxias... Está claro que el universo está intentado decirnos algo: la forma es el mensaje”.El surf fue su “bautismo” en esto de la ciencia. De ahí pasó a la observación del movimiento de los peces, y a la dinámica de las algas en las rocas, y al diseño de canoas ultraeficientes. En 1997, instalado ya en California, se subió a la primera ola de la biomímesis de la mano de Janine Benyus y creó Pax Scientific.“La línea recta con la que seguimos viviendo es aún la herencia de la revolución industrial”, asegura Hartman. “Pero la tecnología nos permite adaptar ahora el metal a nuevas formas, siguiendo el diseño helicoidal. Las turbinas de viento, los ventiladores, los motores, los ciclos de refrigeración y calefacción... Todo puede ser del 25% al 90% más eficiente. El mundo al que avanzamos, con la carestía de recursos, necesita que demos cuanto antes ese paso. Todo tiene que cambiar, todo está cambiando ya...”.