Biomasa para sustituir el plástico y el cristal en células solares que son, además, más eficientes

Un grupo de investigación internacional de la Universidad finlandesa de Aalto ha estudiado cómo utilizar la lignocelulosa –o biomasa vegetal– en aplicaciones ópticas para sustituir potencialmente materiales de uso común en las células fotovoltaicas como la arena y los plásticos. La lignocelulosa, término que engloba la celulosa, la hemicelulosa y la lignina, se encuentra en casi todas las plantas de la Tierra. Cuando los científicos la descomponen en partes muy pequeñas y las vuelven a unir, pueden crear materiales totalmente nuevos y utilizables.

En su extenso estudio descrito en el artículo “Plant-bases structures as an opportunity to engineer optial funcitions in next-generation light management”, publicado en Advanced Materials, los investigadores evaluaron sus distintos procesos de fabricación y las características necesarias para las aplicaciones ópticas, por ejemplo, la transparencia, la reflectividad, el filtrado de la luz ultravioleta, así como los colores estructurales.

“Combinando las propiedades de la lignocelulosa, podríamos crear superficies reactivas a la luz para ventanas o materiales que reaccionen a determinados productos químicos o al vapor”, explica Jaana Vapaavuori, profesora de Materiales Funcionales en la Universidad de Aalto, y añade: “Queríamos determinar cómo puede la lignocelulosa reemplazar a determinados recursos naturales que no son renovables ni sostenibles y que se usan ampliamente en diversas tecnologías como los paneles solares”.

El grupo de investigación descubrió que determinadas reorganizaciones de la lignocelulosa permitían producir materiales aptos para aplicaciones ópticas, como filtros de luz ultravioleta, sustancias transparentes o reflectantes, entre otras. “Podemos añadir funciones a la lignocelulosa para personalizarla, y hacer esto es más fácil que con el cristal. Por ejemplo, si sustituyéramos el cristal de los paneles solares con lignocelulosa, podríamos aumentar la absorción de la luz, y conseguir una mayor eficiencia”, afirma Kati Miettunen, profesora de Ingeniería de materiales de la Universidad de Turku.

Residuos de la industria y la agricultura

Dado que la biomasa forestal ya está muy demandada y que los grandes sumideros de carbono son cruciales para la salud del planeta, los investigadores apuntan como fuente de lignocelulosa a lo que no se está utilizando: más de mil millones de toneladas de residuos de biomasa creados por la industria y la agricultura cada año. “Hay un enorme potencial sin explotar en los restos de lignocelulosa de otras industrias”, subraya Vapaavuori.

Vapaavuori afirma que el salto a la escala y la comercialización podría lograrse de dos maneras. “O bien creamos nuevos usos para los residuos de origen biológico a través de la normativa gubernamental, o bien la investigación da lugar a demostraciones y avances tan interesantes que impulsa la demanda de alternativas renovables para aplicaciones ópticas”.

Un obstáculo importante en el desarrollo y la comercialización de las innovaciones basadas en la lignocelulosa ha sido su coste de fabricación. La mirada estaba puesta en la nanocelulosa ya a principios de la década de 2000, pero es ahora cuando el consumo de energía y el coste de producción han bajado lo suficiente como para hacer posible su uso industrial. Otro de los retos actuales radica en un ingrediente simple pero fundamental del procesamiento: el agua.

“La celulosa adora el agua. Para utilizarla en aplicaciones ópticas, tenemos que encontrar la manera de hacerla estable en condiciones de humedad”, finaliza Vapaavuori.