Científicos de Harvard proponen las emisiones infrarrojas de la Tierra como fuente de energía eterna

Calentado por el Sol, nuestro planeta se mantiene templado en comparación con el vacío y gélido espacio. Lo que los investigadores quieren hacer es aprovechar los últimos avances tecnológicos para transformar ese desequilibrio térmico en una corriente continua de energía.

«En un principio, no resulta nada evidente comprender cómo se genera una corriente continua mediante la emisión de luz infrarroja en el espacio libre hacia el frío», reconoce Federico Capasso, autor principal del estudio y un experto de renombre mundial en física de semiconductores, fotónica y electrónica de estado sólido. Coinventó el láser cuántico en cascada de infrarrojos en 1994. «Generar energía mediante la emisión y no por la absorción de la luz, es raro. Tiene sentido una vez que se piensa en ello, pero es muy contradictorio. Estamos hablando de la utilización de la física en nanoescala para una aplicación completamente nueva».

Lo que proponen Capasso y su equipo de investigación, algo que reconocen difícil de entender hasta que no se ven los cálculos, es algo parecido a un panel solar fotovoltaico, pero en lugar de capturar la luz visible entrante, el dispositivo se basaría en generar energía eléctrica mediante la liberación de la luz infrarroja. Como resultado, la potencia es modesta, pero real.

El grupo sugiere dos tipos de recolectores de energía emisiva: uno que es análogo a un generador de energía solar térmica, y uno que es análogo a una célula fotovoltaica. Ambos se ejecutan a la inversa.

El primer tipo de dispositivo podría consistir en un plato «caliente» a la temperatura de la Tierra y el aire, con una placa de «frío» en la parte superior de la misma. La placa fría, mirando hacia arriba, se hace de un material altamente emisivo que enfría muy eficientemente el calor que se irradia hacia el cielo. Los investigadores calculan que la diferencia de calor entre las placas podría generar unos pocos vatios por metro cuadrado, no es mucho, pero significa que la teoría funciona.

El segundo dispositivo propuesto se basa en las diferencias de temperatura entre los componentes electrónicos a nanoescala -diodos y antenas- a una temperatura que se puede sentir con la mano.

Para favorecer la necesaria diferencia de temperaturas, el investigador recurre a la tecnología de diodos desarrollada en 1968 por JB Gunn. Los componentes de un circuito eléctrico pueden empujar corriente de forma instantánea en cualquier dirección, lo que se denomina ruido eléctrico.

Aplicando los diagramas de Gunn, si un diodo -componente eléctrico partecido a una válvula- está a una temperatura mayor que una resistencia, empujará la corriente en una sola dirección, produciendo una tensión positiva. El grupo de Capasso sugiere que el papel de la resistencia podría ser jugado por una antena microscópica que emite de manera muy eficiente la radiación infrarroja de la Tierra hacia el cielo, enfriando los electrones en solo una parte del circuito.

El resultado es que «se obtiene una corriente eléctrica directamente del proceso de radiación, sin el paso intermedio de enfriamiento de un objeto macroscópico».

Según el estudio, un solo dispositivo plano podría ser revestido en muchos de estos circuitos diminutos, orientados al cielo, y ser utilizados para generar energía.Los investigadores creen que su teoría podría hacerse realidad gracias a los últimos desarrollos tecnológicos en plasmónica, electrónica de pequeña escala, los nuevos materiales como el grafeno y la nanofabricación.