(Phys.org) —Científicos de la Universidad de Rice han presentado una nueva tecnología revolucionaria que utiliza nanopartículas para convertir la energía solar directamente en vapor. El nuevo método de "vapor solar" del Laboratorio de Nanofotónica de Rice (LANP) es tan efectivo que incluso puede producir vapor a partir de agua helada.

Los detalles del método de vapor solar se publicaron en línea hoy en ACS Nano . La tecnología tiene una eficiencia energética general del 24 por ciento. Paneles solares fotovoltaicos, en comparación, suelen tener una eficiencia energética global de alrededor del 15 por ciento. Sin embargo, los inventores del vapor solar dijeron que esperan que los primeros usos de la nueva tecnología no sean para la generación de electricidad sino para el saneamiento y la purificación de agua en los países en desarrollo.

"Se trata de mucho más que electricidad, "dijo la directora de LANP, Naomi Halas, el científico principal del proyecto. "Con esta tecnología, estamos empezando a pensar en la energía solar térmica de una manera completamente diferente ".

La eficiencia del vapor solar se debe a las nanopartículas que capturan la luz y que convierten la luz solar en calor. Cuando se sumerge en agua y se expone a la luz solar, las partículas se calientan tan rápido que instantáneamente vaporizan el agua y crean vapor. Halas dijo que la eficiencia energética general del vapor solar probablemente se pueda aumentar a medida que se refina la tecnología.

"Pasamos de calentar agua a escala macro a calentarla a nanoescala, "Halas dijo." Nuestras partículas son muy pequeñas, incluso más pequeñas que una longitud de onda de luz, lo que significa que tienen un área de superficie extremadamente pequeña para disipar el calor. Este intenso calentamiento nos permite generar vapor de forma local, justo en la superficie de la partícula, y la idea de generar vapor localmente es realmente contradictoria ".

Para mostrar cuán contradictorio, El estudiante graduado de Rice, Oara Neumann, grabó en video una demostración de vapor solar en la que un tubo de ensayo con agua que contenía nanopartículas activadas por luz se sumergió en un baño de agua helada. Usando una lente para concentrar la luz solar en la mezcla casi congelada en el tubo, Neumann demostró que podía crear vapor a partir de agua casi congelada.

El vapor es uno de los fluidos industriales más utilizados en el mundo. Aproximadamente el 90 por ciento de la electricidad se produce a partir de vapor, y el vapor también se utiliza para esterilizar desechos médicos e instrumentos quirúrgicos, para preparar alimentos y purificar el agua.

La mayor parte del vapor industrial se produce en grandes calderas, y Halas dijo que la eficiencia del vapor solar podría permitir que el vapor se vuelva económico en una escala mucho menor.

Los habitantes de los países en desarrollo estarán entre los primeros en ver los beneficios del vapor solar. Los estudiantes de ingeniería de Rice ya han creado un autoclave de vapor solar que es capaz de esterilizar instrumentos médicos y dentales en clínicas que carecen de electricidad. Halas también ganó una subvención Grand Challenges de la Fundación Bill y Melinda Gates para crear un sistema de ultrapequeña escala para el tratamiento de desechos humanos en áreas sin sistemas de alcantarillado o electricidad.

"El vapor solar es notable por su eficiencia, "dijo Neumann, el coautor principal del artículo. "No requiere acres de espejos o paneles solares. De hecho, la huella puede ser muy pequeña. Por ejemplo, la ventana de luz en nuestro autoclave de demostración era de unos pocos centímetros cuadrados ".

Otro uso potencial podría ser para alimentar sistemas híbridos de aire acondicionado y calefacción que funcionan con la luz solar durante el día y la electricidad durante la noche. Halas, Neumann y sus colegas también han realizado experimentos de destilación y han descubierto que el vapor solar es aproximadamente dos veces y media más eficiente que las columnas de destilación existentes.

Halas, el Profesor Stanley C.Moore en Ingeniería Eléctrica e Informática, profesor de física, profesor de química y profesor de ingeniería biomédica, es uno de los químicos más citados del mundo. Su laboratorio se especializa en crear y estudiar partículas activadas por luz. Una de sus creaciones, nanoconchas de oro, es objeto de varios ensayos clínicos para el tratamiento del cáncer.

Para la tecnología de tratamiento del cáncer y muchas otras aplicaciones, El equipo de Halas elige partículas que interactúan con solo unas pocas longitudes de onda de luz. Para el proyecto de vapor solar, Halas y Neumann se propusieron diseñar una partícula que interactuara con el espectro más amplio posible de energía solar. Sus nuevas nanopartículas se activan tanto por la luz solar visible como por longitudes de onda más cortas que los humanos no pueden ver.

"No cambiaremos ninguna de las leyes de la termodinámica, ", Dijo Halas." Simplemente estamos hirviendo agua de una manera radicalmente diferente ".