Químicos de la Universidad de California, Santa Bárbara, han desarrollado una molécula capaz de almacenar luz solar, guardando energía en enlaces químicos durante años y liberando suficiente calor para hervir agua cuando se necesita. Este compuesto orgánico modificado, llamado pirimidinona, pertenece al campo del almacenamiento térmico solar molecular. A diferencia de los paneles solares tradicionales, almacena directamente la energía solar en su estructura molecular, evitando baterías voluminosas o infraestructuras de red complejas.
Diseñada por el equipo de la profesora asociada Grace Han, la molécula actúa como un resorte mecánico. Al exponerse a la luz solar, se tuerce en una configuración de alta energía y mantiene este estado de tensión hasta que es activada por calor o un catalizador, momento en el que vuelve rápidamente a su forma original liberando la energía almacenada. Han Nguyen, estudiante de doctorado del Grupo Han y autora principal del artículo, explicó: "El concepto es reutilizable y reciclable, similar al principio de cambio reversible de las gafas de sol fotocromáticas, pero nosotros lo aprovechamos para almacenar y liberar energía."
Para construir esta molécula, los investigadores se inspiraron en el ADN. La estructura de la pirimidinona es similar a un componente del ADN que puede cambiar reversiblemente bajo luz ultravioleta. Al crear una versión sintética, el equipo logró una molécula compacta que puede almacenar energía y mantenerse estable durante años. Nguyen comentó: "Priorizamos un diseño molecular ligero y compacto, eliminando todas las partes innecesarias para hacer la molécula lo más compacta posible." El equipo también colaboró con Ken Houk de la Universidad de California, Los Ángeles, utilizando modelos computacionales para comprender los mecanismos de estabilidad de la molécula mientras mantiene el almacenamiento de energía.
Esta molécula almacenadora de luz solar tiene una densidad energética superior a 1,6 megajulios por kilogramo, aproximadamente el doble que la densidad energética típica de una batería de iones de litio, superando también a sistemas anteriores de almacenamiento óptico de energía. En pruebas de laboratorio, el calor liberado fue suficiente para hervir agua en condiciones ambientales, marcando una transición del rendimiento teórico a la aplicación práctica. Nguyen señaló: "Hervir agua es un proceso intensivo en energía, lograrlo en condiciones ambientales es un gran logro."
Las aplicaciones potenciales incluyen sistemas de camping fuera de la red y suministro de agua caliente residencial. Dado que el material es soluble en agua, podría circular durante el día a través de un colector solar en el techo, almacenando energía en un tanque de agua y liberando calor por la noche. Benjamin Baker, coautor del estudio, dijo: "Usar paneles solares requiere un sistema de baterías adicional para almacenar energía, mientras que en el almacenamiento térmico solar molecular, el material en sí mismo almacena la energía de la luz solar." Los resultados de esta investigación han sido publicados en la revista Science.
