Trabajamos en la idea de celdas solares orgánicas, hechas de plástico, muy baratas.
hacerlo. Se estima que entre 5 y 10 millones de dólares y 5 a 10 años es lo que necesitas para sacar un nuevo material, y todavía más para incorporarlo en la planta productiva. Por eso hemos descubierto materiales muy poco a poco. En este contexto, yo trabajo en el descubrimiento de materiales acelerado.
Un Tinder para las moléculas
Usamos tecnología avanzada de cómputo compartido para calcular moléculas de una manera muy rápida. En los proyectos que realizamos en mi grupo, calculamos decenas de miles de moléculas a la semana. Algo que hemos encontrado es que para acelerar el proceso de descubrimiento de materiales, tienes que mezclar el trabajo del químico teórico con el trabajo del químico experimental, y también con el del físico y el ingeniero. Tenemos que hablarnos todas las semanas. Parece muy básico, pero eso ayuda. Tenemos interfaces de sitios como Tinder –Alan sonríe y describe lo que ocurre con la popular app para ligar–. Ya sabes, a la derecha te gusta o no te gusta, y a lo mejor te gusta pero te asusta, pero al rato ya andas ahí en una onda. Así, hicimos un Tinder para moléculas: le vas dando izquierda o derecha, no en el teléfono, sino en la página web. Eso lo queremos hacer también en el teléfono, para entender inmediatamente lo que les interesa a nuestros colaboradores experimentales y a los investigadores a nivel mundial, con el fin de acelerar los descubrimientos. Si sabemos que una molécula es fácil o difícil de hacer por una razón u otra, al igual que en el Tinder, rápidamente aprendemos de los humanos.
—¿Cómo hacen para que estos materiales los empiecen a probar enseguida?
—Las primeras moléculas que se hicieron eran muy difíciles de lograr, y el problema es que iban a ser muy caras, aunque buenas. Hemos rediseñado todo el proceso y ahora estamos haciendo moléculas muy fáciles de lograr. Entre más sencillas, más baratas. Creo que tendremos interesantes descubrimientos en los siguientes años. Me tendrás que volver a entrevistar cuando ya en México tengamos las celdas solares hechas con las moléculas que descubrimos en colaboración con nuestro país.
Tinacos con energía
—En esta visión de las azoteas mexicanas como centros de energía, un problema fundamental es cómo almacenarla. Aquí aparece la idea de unos singulares tinacos...
—El almacenamiento es una cosa en la que no pensamos mucho y es uno de los retos más importantes del siglo XXI. Nadie en este mundo almacena energía a escala. La energía se produce y se tira a la basura –cuando hay energía extra– porque a nadie se le ha ocurrido o ha podido hacer baterías tan grandes y poderosas como para guardar la energía que llega en el día para usarla en la noche. Piensa en esto: tus celdas solares producen mucho durante el día y nada en la noche, pero en la noche quieres prender la tele, usar el refrigerador –que funciona todo el tiempo–, usar el aire acondicionado, ¿qué estás haciendo? Consumiendo energía no renovable. Países como Alemania ya llegaron al problema de saturación en el cual producen tanta energía renovable que es muy difícil balancearla con la energía no renovable, entonces, en la ecuación de la transición a la energía renovable en el mundo, el almacenamiento de la energía es una cosa necesaria.
Hace tres años trabajamos realmente en el reto de almacenarla. La manera de hacerlo en forma barata es usar una energía líquida donde guardas los electrolitos, en los que guardas electrones. Cuando cargas la batería, vas cargando electrones de un lado de un tanque –se ven como tinacos– y en el otro tanque te faltan electrones. Cuando quieres usar la batería, liberas esta diferencia de energía potencial y empiezas a sacar electrones de un lado y los metes al otro, y es lo que puedes usar para encender aparatos eléctricos.
En este contexto, la pregunta que nosotros estamos haciendo aquí en Harvard con mis colaboradores es: ¿cuál es la batería más barata? Entonces, primero que nada, ¿cuál líquido es el más barato que puedes poner ahí? ¡Agua!
Podría ser con vanadio, pero no hay suficiente vanadio en todo el mundo para guardar la energía que necesitamos, y es muy caro. Una cosa muy importante que hemos hecho recientemente es pensar: ¿y qué moléculas orgánicas hay por ahí que podríamos usar para llenar estos tanques que ya sabemos que tienen que tener agua con la mayor cantidad de energía posible, con el menor precio posible?
A Dan Nocera se le ocurrió usar el hexacianuro de hierro, que es un aditivo de la comida –el hierro es un metal muy barato para un lado de la batería–, y para el otro lado de la batería, encontramos unas moléculas que se llaman quinonas, que están en las plantas todo el tiempo para transportar energía. Si la naturaleza la escogió y está en muchos lados de la naturaleza, ¿la podríamos usar para almacenar energía?
El investigador mexicano formado en la UNAM plantea que ya han desarrollado varias generaciones de quinonas. Señala que esto es un ejemplo de los resultados que puede traer la investigación acelerada:
—La idea es usar uno de los lados de esta batería con quinonas. Éste es un ejemplo de un éxito de la investigación acelerada. En tan sólo unos meses se llegó a esta molécula y ahora ya hay compañías usándola.
La buena noticia es que ya existen y ya se están usando las baterías con quinonas. En la visión del investigador mexicano Alan Aspuru-Guzik, van a ayudar a todo el mundo a almacenar la energía solar y a convertir a nuestras azoteas y tinacos en espacios donde podremos aprovechar un recurso limpio, generoso y abundante en la naturaleza y en nuestro país. En la próxima entrega continuaremos conversando con Alan Aspuru-Guzik sobre la diáspora mexicana en el campo de la ciencia y los proyectos para impulsar ciencia de punta en nuestro país.