Adiós a las placas solares: el bambú transparente que almacena energía solar y resiste al fuego y al agua

Investigadores de la Universidad Central Sur de Silvicultura y Tecnología (CSUFT) de China han desarrollado un novedoso material transparente utilizando bambú natural que sirve como un sustituto sostenible al vidrio de sílice. Ante la crisis ecológica y la urgente necesidad de encontrar soluciones sostenibles, este equipo de científicos chinos ha logrado este gran avance que han recogido en un estudio publicado en la revista Research.

El bambú no sustituye a la sílice, que sigue utilizándose ampliamente (alcanzando aproximadamente 130 millones de toneladas en 2020), y que, sin embargo, tiene muchas desventajas: es muy frágil, densa y emite importantes cantidades de carbono y gases de efecto invernadero durante su fabricación. Esto ha llevado a los investigadores a buscar sustitutos como la madera.

Bambú transparente: sustituto sostenible del vidrio

Durante varios años, los científicos han estado desarrollando la madera transparente. Para ello, eliminan la lignina de las fibras de madera y luego tratan el material con plexiglás o epoxi, como una alternativa al vidrio de sílice.

Este nuevo material transparente a base de madera, no solo es más resistente que el vidrio, sino que también es más ligero y tiene un mejor aislamiento térmico. Sin embargo, también tiene algunos inconvenientes. En concreto, la gran escasez de recursos primarios y su inflamabilidad: los polímeros utilizados para hacerlo transparente lo hace muy susceptible al fuego.

Es por ello que los investigadores chinos se han visto obligados a recurrir al bambú para crear una alternativa mejor que la madera transparente. Según Caichao Wan, investigador principal de la Facultad de Ciencia e Ingeniería de Materiales de CSUFT, aprovecharon las ventajas del bambú sobre la madera: "Con una producción cuatro veces mayor que la de la madera por acre (medida equivalente a 0,40 hectáreas), el bambú es reconocido por su excepcional eficiencia y también es conocido como el segundo bosque".
 
A diferencia de la madera, el bambú tiene una tasa de crecimiento y regeneración rápida, lo que le permite alcanzar la madurez y utilizarse como materiales de construcción entre cuatro y siente años después de su crecimiento.

Aun así, los científicos explican que el bambú comparte similitudes con la madera, principalmente porque está compuesto de lignina, celulosa y hemicelulosa, y sus canales verticales “proporcionan alta porosidad y permeabilidad”. Como resultado, al igual que con la madera transparente, el equipo de investigación eliminó la lignina del bambú, pero luego le infundió un silicato de sodio líquido inorgánico, que cambia la refracción de la luz de las fibras para hacerla transparente. Posteriormente, se trata para que el material sea hidrofóbico o repelente al agua.

Los investigadores afirman que el bambú tiene tres ventajas sobre el vidrio de silicio tradicional:

• Su abundancia y naturaleza renovable se alinean con los objetivos de sostenibilidad ambiental.
• Presenta una alta transmitancia de luz y turbidez, lo que permite privacidad y al mismo tiempo facilita la entrada de luz natural al interior.
• Tiene baja densidad, y puede regular la temperatura y la humedad, lo que lo posiciona aún más como una alternativa prometedora al vidrio convencional.

Es capaz de producir energía

En sus pruebas, los investigadores descubrieron que “esta estrategia consigue un largo tiempo de ignición de 116 segundos, una baja liberación total de calor de 0,7 MJ/m2, una baja producción total de humo de 0,063 m2 y una baja concentración pico de CO de 0,008 kg/kg”, es decir, mejora la seguridad contra incendios al retardar la ignición y minimizar la liberación de calor, la producción de humo y la concentración de monóxido de carbono. Estas capacidades se observaron junto con mejores propiedades mecánicas, como la resistencia a la flexión y la tracción.

Para aumentar la resistencia al fuego, los investigadores emplearon una técnica de impregnación al vacío para introducir silicato sódico en el bambú deslignificado. Luego, se aplicó un tratamiento hidrófobo, creando una barrera ignífuga de tres capas: silano en la parte superior, dióxido de silicio en el medio y silicato de sodio en la parte inferior.

Además, este bambú transparente no solo podría usarse como material de construcción, sino que "cuando se usaba como sustrato para células solares de perovskita, actuaba como una capa de gestión de la luz", según el estudio, aumentando la eficiencia de conversión de la luz solar en energía en un 15,29%.

"En futuras investigaciones, nos centraremos en la fabricación a gran escala y la multifuncionalización de este bambú transparente", dijo Wan en un comunicado de prensa.