El sol sí brilla, a veces, en Boston — pero no así.
Cuando la profesora de química Grace Han visitó por primera vez el sur de California desde Boston hace algunos años, notó la diferencia. Cómo su piel le hormigueaba con los primeros signos de irritación después de solo unas horas al aire libre.
El año pasado, se mudó para aceptar un trabajo en la Universidad de California, Santa Bárbara, y comenzó a usar regularmente un sombrero de ala ancha, gafas de sol y mucha crema solar. Siendo profesora de química, ya había hecho su investigación.
"Estaba leyendo sobre fotoquímica del ADN — por ocio", recuerda.
Fue entonces cuando se dio cuenta de que las moléculas de ADN en la piel de las personas que se dañan por las quemaduras solares podrían ayudarla. Esas moléculas cambian de forma cuando son irradiadas por el sol, flexionándose en una versión tensa de su forma regular.
Durante décadas, los científicos han buscado moléculas que puedan torcer su forma, almacenando energía en el proceso, y luego ser inducidas a volver a su forma original, liberando la energía almacenada a demanda.
Algo así como armar y luego disparar una trampa para ratones. Se conoce como almacenamiento de energía solar térmica molecular (Most) y es una forma potencialmente muy barata y libre de emisiones de suministrar calor. Estos sistemas Most podrían almacenar energía durante muchos meses o incluso años.
Anteriormente, los investigadores habían tenido un éxito limitado con la tecnología, pero, gracias al sol de California, Han sabía qué probar a continuación.
Es importante activar el cambio de forma de las moléculas almacenadoras de energía de manera suave y repetible.
Por suerte, millones de años de evolución han perfeccionado este proceso cuando ocurre en nuestra piel — todos somos laboratorios de química vivientes, en cierto sentido. Las moléculas de ADN en nuestra piel han evolucionado para que puedan reparar su forma contorsionada por el sol con la ayuda de una enzima llamada fotoliasa.
Y tales moléculas, se dio cuenta Han, eran candidatas perfectas para un sistema de almacenamiento de energía. "Son muy, muy pequeñas", explica. "Y pueden almacenar una cantidad masiva de energía por masa".
En un artículo publicado en febrero, ella y sus colegas describieron el sistema de almacenamiento de energía más prometedor de este tipo hasta la fecha, al menos en términos de su densidad energética. Era lo suficientemente potente como para hacer que "una tetera muy pequeña" en un vial hirviera rápidamente una pequeña cantidad de agua, dice Han.
Sus estudiantes, que llevaron a cabo esa parte del estudio, se apresuraron a contarle cómo fue. "Cuando realmente vi el video y vi lo rápido que toda la solución estaba hirviendo, eso fue realmente notable", recuerda Han.
Ella enfatiza que los análisis por computadora que predecían cómo se comportaría la molécula, realizados por su colaborador Kendall Houk en la Universidad de California, Los Ángeles, y su equipo, fueron cruciales para el trabajo.
El colega experimentador de Most, Kasper Moth-Poulsen, quien lidera equipos de investigación en la Universidad Politécnica de Barcelona en España y otras instituciones, no participó en el estudio pero quedó impresionado por los resultados.
"Creo que nuestros mejores sistemas eran un megajulio [de energía por kilogramo]. Ellos tenían, creo, 1.6, lo cual es realmente asombroso", dice, refiriéndose a la densidad energética que Han y sus colegas lograron.
Los 1.65 megajulios por kilogramo registrados en su artículo de febrero son significativamente mayores que la densidad energética de las baterías de iones de litio, actualmente el tipo de batería más popular para teléfonos y coches eléctricos.
El sistema Most que Han y sus colegas idearon tiene algunas limitaciones. Por un lado, la longitud de onda de la luz que hace que las moléculas en el corazón del sistema cambien de forma es de 300 nanómetros — una forma de "luz UV [ultravioleta] muy dura", dice John Griffin de la Universidad de Lancaster. "Esa llega del sol a nosotros pero solo en cantidades muy pequeñas".
Además, el disparador utilizado para revertir la forma de la molécula contorsionada con el fin de liberar su energía fue ácido clorhídrico — una sustancia altamente corrosiva que debe neutralizarse después de su uso. "No es la opción más ideal", admite Han.
Ella dice que tiene esperanzas de que sea posible mejorar la capacidad de respuesta del sistema.