La energía solar más eficiente del planeta no está hecha por humanos

En la búsqueda por desvelar los secretos de la energía sostenible, un equipo de científicos de la Universidad de Yale (Estados Unidos) ha descubierto un sorprendente campeón de la eficiencia solar, y no se trata de ninguna innovación tecnológica de vanguardia del ser humano, sino que procede de la naturaleza.

Los investigadores han descubierto que las almejas gigantes, con sus estructuras fotosintéticas únicas y sus capacidades de dispersión de luz, representan el sistema de energía solar más eficiente del planeta, lo que podría ayudarnos a mejorar la eficiencia de los paneles solares actuales. Estas maravillas del mundo marino, que prosperan en las aguas bañadas por el sol de los arrecifes de coral tropicales, han desarrollado sistemas fotosintéticos altamente eficientes que podrían revolucionar nuestra forma de pensar y trabajar en la energía solar.

Concretamente, la investigadora de Yale Alison Sweeney descubrió que las almejas gigantes del Pacífico occidentalposeen geometrías precisas (columnas verticales dinámicas de receptores fotosintéticos cubiertos por una fina capa que dispersa la luz) que resultan ser los sistemas de energía solar más eficientes de la Tierra.

“Para mucha gente esto es contra-intuitivo, porque las almejas funcionan bajo una luz solar intensa, pero en realidad son muy oscuras por dentro”, explicó Alison Sweeney, profesora adjunta de física y de ecología y biología evolutiva en la Facultad de Artes y Ciencias de Yale y coautora del trabajo que recoge la revista PRX Energy. “La verdad es que las almejas son más eficientes en la conversión de energía solar que cualquier tecnología de paneles solares existente”.

Las almejas tienen una vida útil de 100 años o más y sus colores brillantes son el resultado de las algas vivas que se encuentran en sus cuerpos. Las algas absorben la luz solar, después de que la luz haya sido dispersada por una capa de células llamadas iridocitos. Estas algas unicelulares absorben la luz solar y, con luz solar tropical intensa, la eficiencia cuántica de las almejas puede alcanzar hasta un 43% en relación con el recurso solar. Por contra, los paneles solares de mayor eficiencia del mercado actual pueden alcanzar casi el 23% de eficacia. Se estima que su techo puede rondar el 35 %, pero esa cifra no se alcanzará hasta dentro de un tiempo en las placas basadas en el silicio. De hecho, el promedio suele ser de un rango entre el 17% y el 19%. Como comparación positiva, los datos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable muestran que el panel solar promedio solo tenía un 14,1 % de eficiencia en 2010, con lo que se ha avanzado mucho en eficiencia, pero aún queda trabajo por hacer.

¿Y si emulamos el sistema de las almejas gigantes?

Según los expertos, la disposición de las algas en las almejas gigantes, que están en columnas verticales, permite que absorban la luz solar al ritmo más eficiente al estar situadas de forma paralela a la luz entrante. Así, basándose en su geometría y las fluctuaciones de la luz solar, en un día típico en los trópicos con un amanecer, una intensidad solar de mediodía y una puesta de sol, la eficiencia cuántica fue del 42%. Pero como a las almejas les gusta moverse, su estiramiento 'separa las columnas verticales aún más' permitiéndoles ser más eficientes aún, por lo que añadiendo este nuevo dato, la eficiencia cuántica del modelo de la almeja ascendió hasta un impresionante 67%.

Así las cosas, esta eficiencia se logra mediante una combinación de adaptaciones estructurales y de comportamiento. Las almejas ajustan la estructura de sus tejidos a lo largo del día en respuesta a los cambios de la luz solar, estirándose y contrayéndose para mantener una absorción óptima de la luz, lo que mejora aún más su capacidad para aprovechar la energía solar.

Y los expertos están convencidos de que esta tecnología del mundo natural podría servir de inspiración para crear tecnologías energéticas sostenibles más eficientes que las que tenemos ahora. 'Se podría imaginar una nueva generación de paneles solares que produzcan algas, o paneles solares de plástico económicos fabricados con un material elástico', apuntó Sweeney.

Entre las posibles aplicaciones se encuentran los paneles solares que incorporen estructuras de inspiración biológica para mejorar la captura de luz o incluso paneles con algas vivas para producir energía. Estas innovaciones podrían dar lugar a soluciones de energía solar más eficientes y rentables, haciendo que la energía renovable sea más accesible en todo el mundo y, por supuesto, con un impacto ambiental mínimo.

Estos guardianes de los corales (ya que, filtran el agua, eliminan partículas y mantienen la claridad del agua, lo que es vital para la salud de los corales), presentan algas unicelulares simbióticas del género de dinoflagelados Symbiodinium. En este caso, las algas que viven en el tejido del manto realizan la fotosíntesis, aportando energía al huésped. Las almejas proporcionan un hábitat seguro y nutrientes esenciales para las algas y su energía sustenta a las almejas. Esta relación es un ejemplo perfecto de la eficiencia de la naturaleza en la utilización de los recursos.