En el Centro de Investigación en Energía
(CIE) de la UNAM, con sede en Temixco, Morelos, se construyen instalaciones
del Laboratorio Nacional de Sistemas de Concentración Solar
y Química Solar: un horno solar de alta concentración,
una planta fotocatalítica para el tratamiento de aguas residuales,
y un campo de prueba de helióstatos.
El primero es único de su tipo en América
Latina y el mundo en desarrollo, y la segunda, única en nuestro
país y una de las pocas del orbe.
Claudio Estrada Gasca, director del CIE y responsable del
proyecto, aseguró que este tipo de instalaciones abren la
posibilidad de ser un país competitivo, a escala mundial,
en el desarrollo de tecnologías emergentes de concentración
solar, que permitirían la obtención de electricidad
y combustibles “limpios”.
“No sólo estamos a tiempo de hacerlo; pensar
como lo hacen las naciones que dominan los mercados internacionales,
desarrollar ciencia y tecnologías e, incluso, exportarlas,
es un asunto de estrategia y seguridad nacional”, dijo.
Entre los objetivos del Laboratorio –donde también
participan el Conacyt y la Universidad de Sonora, y que se inaugurará
en septiembre próximo– están constituir una
red nacional de grupos de investigación para avanzar en el
conocimiento de las tecnologías de concentración solar
y química solar, formar recursos humanos de alto nivel en
el área y edificar las instalaciones mencionadas.
Con ello, prosiguió, se permitirá la generación
de nuevo conocimiento, básico y aplicado, en ese campo; se
sentarán las bases para la implementación de nuevos
métodos en esa industria emergente, ambientalmente sustentables,
y se contribuirá a resolver dificultades de salud y empleo.
Ante los problemas del entorno, derivados de la quema de
hidrocarburos, cuyo consumo global representa más del 80
por ciento del empleo de energía primaria, y su eventual
declinación, la población mundial está obligada
a profundizar, en el corto y mediano plazos, en la transición
energética.
En ese proceso, la diversificación de fuentes de
energía, particularmente las renovables, es uno de sus pilares;
en esta categoría se contemplan la solar, eólica,
bioenergética, geotérmica y oceánica, las más
abundantes en el planeta.
Con base en ello, está surgiendo una nueva industria
global, y “creemos que la nación tiene la capacidad
de sumarse. De ahí, el esfuerzo de construir estas instalaciones
y formar los recursos humanos que requerimos”.
Horno solar de alto flujo
El horno solar de alta concentración es un dispositivo
especializado para la investigación científica.
Está constituido por un helióstato o superficie
cubierta de espejos planos convencionales, que suman 81 metros cuadrados;
un sistema de 409 espejos faceteados, que integran un concentrador
de 36 metros cuadrados; un atenuador de radiación solar,
especie de “persiana” que permite controlar con exactitud
cuánta energía entra al concentrador, y una mesa de
experimentación en la región focal.
Tendrá una capacidad de 30 kilowatts térmicos,
con una razón de concentración solar de 12 mil soles,
y se podrán alcanzar temperaturas del orden de los tres mil
500 grados centígrados. “Esta energía se concentrará
en una zona focal, como una pequeña esfera de 10 centímetros
de diámetro. Es un instrumento de alta calidad y con gran
potencial para la investigación”, dijo.
Con este subproyecto –cuyo responsable es Camilo
Arancibia, del CIE– se tendrá la capacidad de diseñar,
probar, analizar y producir nuevos materiales y, en especial, generar
nuevos combustibles solares con nulo impacto ambiental, como el
hidrógeno.
Se conocerán las propiedades termofísicas,
fallas y envejecimiento acelerado de materiales, así como
el procesamiento y manufactura de otros avanzados, como cerámicos
metalizados, fulerenos y nanotubos de carbón, entre otros.
También, se analizarán materiales tóxicos,
industriales y orgánicos; se crearán reactores termoquímicos
para descomposición del agua y se pondrá a prueba
la generación de electricidad, mediante la transformación
de potencia solar concentrada en potencia eléctrica mediante
dispositivos de conversión directa de energía como
los termoiónicos y los termoeléctricos, abundó.
“Esperamos dar servicio a institutos de investigación,
universidades y ramas de la industria como la química, cerámica,
metal-mecánica, metalúrgica y eléctrica”,
indicó.
Planta fotocatalítica para tratamiento de agua
El segundo subproyecto es la planta fotocatalítica
para el tratamiento de aguas residuales, dirigido por Antonio Jiménez,
también del CIE.
Corresponde, relató Estrada Gasca, a un esfuerzo
realizado en el CIE desde hace más de una década:
el estudio de la reducción de compuestos tóxicos orgánicos
en agua, usando radiación solar concentrada, que se ha realizado
a nivel de módulos experimentales, y donde se ha podido degradar
una variedad amplia de esos compuestos.
Este sistema descompone totalmente tóxicos como
los presentes en jabones, pesticidas, herbicidas, hidrocarburos,
o en residuos de la industria textil. “Tenemos experiencia
a nivel laboratorio de la degradación de contaminantes del
agua; ahora queremos escalar la tecnología a nivel de planta
piloto”, dijo.
La planta se conformará de, aproximadamente, 100
metros cuadrados de concentradores solares del tipo “parabólico
compuesto”, junto con reactores o tubos transparentes, por
donde pasa el afluente del líquido sucio, que reciben la
radiación solar concentrada para degradar los contaminantes.
Tendrá una capacidad de tratamiento de 800 litros
al día, y se probarán las aguas residuales reales
“a fin de generar la ingeniería necesaria para el escalamiento
a nivel industrial”.
Se esperan resultados importantes en esta instalación,
donde también se harán síntesis de nuevos materiales
fotocatalíticos para el proceso de degradación, modelos
teóricos y experimentales para el aprovechamiento de la energía
solar en la parte del espectro visible y del ultravioleta, y estudios
para reducción de costos de estas tecnologías.
La intención es transferir el desarrollo a los actores
implicados en la problemática de la contaminación
de aguas, como los sectores agrícola, industrial o turístico,
señaló Estrada Gasca.
Campo de prueba de helióstatos
Un tercer subproyecto, a cargo de Rafael Cabanillas, de
la UNISON, es el campo de pruebas de helióstatos, que se
ubicará en Hermosillo, Sonora, y estará enfocado a
la tecnología de producción de electricidad en las
llamadas plantas de torre central.
Ahí, 15 helióstatos, montados cada uno en su propio
sistema de seguimiento, seguirán al Sol como girasoles, y
redireccionarán la radiación a una pantalla en lo
alto de la torre de 36 metros.
Los helióstatos serán de manufactura mexicana,
así como los sistemas de adquisición y procesamiento
de datos, metodologías para la alineación y calibración
de los sistemas ópticos, mecánicos y electrónicos.
La perspectiva es promover una industria nacional para exportación,
y el potencial es enorme, opinó.
En la construcción del Laboratorio Nacional participan
alrededor de 50 expertos y un consorcio de instituciones, encabezadas
por la UNAM, a través del CIE, que financia el proyecto junto
con el Conacyt y, en menor medida, la Universidad de Sonora.
Además, se cuenta con el apoyo del Instituto Nacional
de Astrofísica, Óptica y Electrónica, de la
Universidad Autónoma Metropolitana, y de los centros de Investigaciones
Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, de España,
y de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico de la UNAM.
México cuenta con una industria del vidrio y metalmecánica
importante; de modo privilegiado, tiene recurso solar y grupos de
investigadores de alto nivel para impulsar esta área, y el
Laboratorio es la semilla de un proyecto nacional, finalizó
Estrada Gasca.
