Científicos de California desarrollan sistema de almacenamiento de energía solar inspirado en quemaduras solares

La profesora de química Grace Han, de la Universidad de California en Santa Barbara, desarrolló un innovador sistema de almacenamiento de energía térmica solar molecular tras mudarse desde Boston y experimentar personalmente los efectos de la intensa radiación ultravioleta californiana, según reportó la BBC.

Han, quien leía sobre fotoquímica del ADN "por placer", según sus propias palabras, se dio cuenta de que las moléculas de ADN en la piel humana que se dañan por las quemaduras solares podían ser la clave para un nuevo método de almacenamiento energético. Estas moléculas cambian de forma cuando son irradiadas por el sol, flexionándose hacia una versión tensionada de su estructura regular.

El sistema desarrollado por Han y sus colegas, descrito en un artículo publicado en febrero de 2026, representa el avance más prometedor hasta la fecha en almacenamiento de energía térmica solar molecular en términos de densidad energética, según las fuentes. El equipo logró una densidad de 1.65 megajulios por kilogramo, significativamente mayor que la densidad energética de las baterías de iones de litio, actualmente el tipo de batería más popular para teléfonos y vehículos eléctricos.

"Son muy, muy pequeñas y pueden almacenar una cantidad masiva de energía por masa", explicó Han sobre las moléculas utilizadas.

Kasper Moth-Poulsen, investigador de almacenamiento térmico solar molecular que lidera equipos en la Universidad Politécnica de Barcelona y otras instituciones, no participó en el estudio pero quedó impresionado por los resultados. "Creo que nuestros mejores sistemas eran de un megajulio [de energía por kilogramo]. Ellos tenían, creo, 1.6, lo cual es realmente asombroso", dijo Moth-Poulsen.

El funcionamiento del sistema se basa en moléculas que pueden torcer su forma, almacenando energía en el proceso, para luego ser activadas y revertir a su forma original, liberando la energía almacenada bajo demanda. Es comparable a preparar y luego activar una trampa para ratones, según la analogía utilizada en las fuentes. Esta tecnología, conocida como almacenamiento de energía térmica solar molecular, es potencialmente muy económica y libre de emisiones para suministrar calor, y estos sistemas pueden almacenar energía durante muchos meses o incluso años.

La clave del avance de Han fue utilizar moléculas que evolucionaron naturalmente para repararse tras la exposición solar. Algunos organismos han desarrollado la capacidad de reparar moléculas contorsionadas por el sol con ayuda de una enzima llamada fotoliasa. Han enfatizó que los análisis computacionales que predijeron el comportamiento de la molécula, realizados por su colaborador Kendall Houk en la Universidad de California en Los Angeles y su equipo, fueron cruciales para el trabajo.

El sistema demostró su potencia al hacer hervir rápidamente una pequeña cantidad de agua en un vial, lo que Han describió como "una tetera muy pequeña". "Cuando realmente vi el video y vi lo rápido que toda la solución estaba hirviendo, eso fue realmente notable", recordó Han sobre el momento en que sus estudiantes le mostraron los resultados.

Sin embargo, el sistema presenta limitaciones significativas. La longitud de onda de luz que causa que las moléculas en el centro del sistema cambien de forma es de 300 nanómetros, una forma de "luz UV [ultravioleta] muy intensa", según John Griffin de la Universidad de Lancaster. "Esa sí nos llega del sol pero solo en cantidades muy pequeñas", explicó Griffin.

Además, el activador utilizado para revertir la forma de la molécula contorsionada y liberar su energía fue ácido clorhídrico, una sustancia altamente corrosiva que debe ser neutralizada después de su uso. "No es la elección más ideal", admitió Han, quien expresó esperanza en que será posible mejorar la capacidad de respuesta del sistema a la luz natural y también activar la liberación de energía sin requerir un químico tóxico.

Los sistemas de almacenamiento térmico solar molecular y los combustibles fósiles son ambos formas de almacenamiento de energía química, pero la tecnología de almacenamiento térmico solar molecular "opera sin quemar nada", enfatizó Moth-Poulsen. Además, estos sistemas podrían estar disponibles en cualquier lugar de la Tierra, a diferencia de los combustibles fósiles, que están concentrados en algunas ubicaciones. Moth-Poulsen señaló que por eso el bloqueo del Estrecho de Ormuz ha causado tales problemas recientemente: los combustibles producidos en esa parte del mundo no pueden llegar a donde la gente los necesita.

Moth-Poulsen indicó que un sistema de almacenamiento de energía térmica solar molecular también podría almacenar energía a largo plazo, incluso durante múltiples décadas. La energía térmica almacenada como calor podría durar solo unas pocas horas, días o meses en el mejor de los casos.

Harry Hoster, de la Universidad de Duisburg-Essen, quien también es director científico del Centro ZBT para Tecnología de Celdas de Combustible enfocado en hidrógeno en Alemania, planteó consideraciones adicionales. Las moléculas sensibles a la luz en un sistema de almacenamiento térmico solar molecular deben estar distribuidas relativamente delgadas. Demasiado gruesas y la luz no podrá penetrar suficientemente a todas las moléculas dentro de ella. "En un escenario realmente optimista, probablemente podrías hacer esto de 5 milímetros de grosor", estimó Hoster.

Empaquetar las moléculas en un líquido significa que probablemente habrá que mover o bombear ese líquido de una parte del sistema a otra, para almacenar la energía o transferirla, por ejemplo. Esto añade costo y complejidad. "En el momento en que necesitas bombear cosas, tienes más cosas que pueden romperse", dijo Hoster.

Griffin indicó que él y sus colegas están trabajando en versiones de estado sólido de la tecnología de almacenamiento térmico solar molecular. Han, quien también está investigando iteraciones sólidas, dijo que estas podrían tomar la forma de recubrimientos transparentes para ventanas, por ejemplo. De esa manera, podrían liberar calor para prevenir condensación o incluso para calentar habitaciones.

Hoster, sin embargo, es escéptico de que el almacenamiento térmico solar molecular pueda proporcionar todo el calor requerido en un edificio. Podría, no obstante, calentar componentes sensibles a la temperatura en satélites o aeronaves. "Es gran ciencia", añadió Hoster. "Es hermoso que hayan logrado que esta funcionalidad funcione correctamente".

Las innovaciones e investigaciones probablemente continuarán, aunque vale la pena señalar que este campo permanece relativamente de nicho en la actualidad. Griffin asistió a una conferencia el año pasado sobre tecnología de almacenamiento térmico solar molecular con aproximadamente 70 asistentes, recordó. "Esa era básicamente toda la comunidad en el mundo trabajando en esto".

El objetivo final de trabajos como este es descarbonizar la calefacción, lo cual es notoriamente difícil. El mundo todavía depende en gran medida de combustibles fósiles para aplicaciones de calefacción.