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En los pigmentos de la flora costarricense podrían encontrarse las pistas para crear paneles solares de tercera generación iguales o más eficientes de los que existen en la actualidad. Por esa razón, una investigación de la Universidad de Costa Rica se dedicó a buscar cuáles serían los más apropiados para esa tarea.
Así se identificó que los extractos de Chile muelo (Drymis granadensis), Chaura (Pernetya prostrata) y Escobo o Curá (Viburnum costarricanum) fueron los que mostraron una mayor eficiencia al convertir la energía lumínica en energía eléctrica, cuando se usaron como sensibilizantes en las celdas solares, de manera que podrían ser considerados en la fabricación de este tipo de tecnología.
Entre los atributos de estas tres especies destacan que son características de regiones de altura en Costa Rica. Curiosamente fueron recolectadas en el mismo lugar y el mismo día, en Villa Mills, en el Cerro de la Muerte, a una altura de 2.600 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m.). Las tres poseen frutos que al madurar tienen una coloración morada.
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Estas tres plantas fueron seleccionadas después de que los investigadores recolectaron en más de 40 cantones del país, durante un período de cuatro años y reunieron 55 plantas pigmentadas, pertenecientes a 37 familias vegetales.
Los extractos que mostraron una mayor eficiencia tenían como pigmentos mayoritarios antocianinas. Estos son muy comunes en la naturaleza y son los responsables de una amplia gama de colores en las plantas, entre ellos rojo y morado. Las estructuras principales de cada extracto se encontraban glicosidadas (unidas a un azúcar), lo cual aumenta su estabilidad.
Según resaltó el químico e investigador Darío Chinchilla es importante la búsqueda de alternativas con pigmentos naturales, pues algunos pigmentos sintéticos que ya se han probado en celdas son caros, difíciles de encontrar y pueden llegar a ser tóxicos. "Entonces, la función de los pigmentos naturales es justamente tratar de sustituir los sintéticos o al menos funcionar como plataforma para encontrar la estructura del pigmento ideal en estos dispositivos", comentó.
Lo anterior cobra sentido en un país como Costa Rica, que es una de las naciones con mayor biodiversidad a nivel mundial.
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Esta investigación podría servir de base a otros investigadores para seguir evaluando el uso de pigmentos naturales, para construir paneles más eficientes.
"Este es el primer estudio a nivel nacional en el que se analiza una gran cantidad de especies pigmentadas de nuestra flora en estos dispositivos, además de que por primera vez se realiza una propuesta química de la estructura de los pigmentos principales", afirmó Chinchilla.
Proceso
Una vez recolectadas las plantas y después de realizar un extenso proceso de optimización, se crearon extractos de cada una de las muestras,. Estas fueron enviadas para realizar algunas pruebas preliminares y finalmente ensamblar el dispositivo.
¿Cómo? El dispositivo consta de una estructura tipo "sandwich", con dos vidrios conductores de la electricidad. En uno de estos vidrios se coloca una capa de dióxido de titanio (TiO2), el cual tiene un aspecto de pasta blanca, sobre éste se adsorbe (se adhiere) el pigmento, el dispositivo cuenta además con un electrolito.
"El pigmento se adsorbe (se pega) sobre el dióxido de titanio, que es un semiconductor y también se coloca un electrolito que se encarga de regenerar el pigmento una vez que este ha perdido electrones" explicó Darío Chinchilla.
La luz del sol genera la excitación del pigmento (un aumento de su energía), de manera que este inyecta un electrón al semiconductor (dióxido de titanio). Este electrón viaja de un electrodo a otro, generando una corriente eléctrica que puede ser utilizada para cargar un dispositivo, por ejemplo. El pigmento recupera el electrón que perdió gracias al electrolito y el proceso continúa hasta que alguno de los componentes de la celda deje de funcionar.
Este tipo de dispositivo se inspira en la fotosíntesis que realizan las plantas, pues es un pigmento el que captura los fotones del sol y permite la inyección de los electrones que generan la corriente eléctrica, explicó Chinchilla, también docente.
"Los compuestos que se encuentran en los extractos son desconocidos normalmente, no se han caracterizado y hay que empezar a ver qué propiedades tienen y saber si verdaderamente podrían tener un potencial aplicado en un uso específico, en este caso el de la energía solar", aseguró la química Andrea Soto, quien se involucró en el ensamblaje de las celdas y caracterización de las mismas.
Involucrados
El proyecto originalmente fue impulsado desde el grupo Nanofem, que pertenece al Centro de Investigación en Electroquímica y Energía Química (CELEQ), donde Leslie Pineda es su coordinador.
En esa agrupación, Soto y las ingenieras Natalie Flores y Karina Torres se encargaron de ensamblar y caracterizar las celdas y brindar los datos de eficiencia de los pigmentos.
El resto del estudio enfocado en los pigmentos se desarrolló en el Centro de Investigación en Productos Naturales (Ciprona), y corrió por cuenta de Chinchilla. Adicionalmente, colaboraron Víctor Castro y Renato Murillo.
