El agua ha sido, desde siempre, una fuente de energía inestimable para el ser humano. Por descontado, la necesitamos para vivir. Pero también la hemos aprovechado para viajar por medio mundo, transportar cualquier cosa imaginable y, cómo no, para accionar máquinas y artilugios varios. Y, gracias a la energía hidráulica, también hemos sido capaces de generar electricidad limpia. Pero siempre se puede ir un poco más allá. Si ya somos capaces de aprovechar el agua de ríos, mares y océanos, ¿por qué no convertir la lluvia en electricidad?
Nos encontramos en uno de los mejores momentos de la historia humana en lo que se refiere al aprovechamiento de fuentes limpias para generar electricidad. La sostenibilidad está en todas partes. Con todo, queda mucho por hacer hasta desterrar el uso de carbón, petróleo o gas natural. Así que toda ayuda es poca. Desde hace años, los investigadores buscan la manera de aprovechar también el agua de la lluvia para obtener electricidad. Algo que sería muy provechoso, especialmente, en lugares donde llueve con frecuencia. O con fuerza.
Así, de hacerse realidad los distintos estudios e investigaciones al respecto, en un futuro no tan lejano podríamos convertir la lluvia en electricidad desde azoteas eléctricas en las cada vez más habituales ciudades inteligentes. Y así incorporar una nueva fuente a las ya habituales energía eólica y energía solar. Esta última, cada vez más integrada en las grandes ciudades gracias a los tejados de edificios de oficinas, gubernamentales, instalaciones de uso común e incluso viviendas particulares. ¿Ocurrirá lo mismo con la lluvia?
Convertir la lluvia en electricidad, gota a gota
Un grupo de científicos de la Universidad Nacional de Singapur publicaron en abril de este año el resultado de sus investigaciones sobre la posibilidad de convertir la lluvia en electricidad. El texto, disponible en ACS Central Science, ofrece una solución ingeniosa y distinta a investigaciones anteriores. Y en las pruebas realizadas en laboratorio, los resultados han sido esperanzadores, como veremos más adelante.
Cuando dos superficies se rozan, se produce electricidad estática. Lo mismo ocurre cuando el agua fluye sobre una superficie: se producen cargas eléctricas al contacto. Así, el agua que fluye sobre una superficie eléctricamente conductora puede generar su propia carga eléctrica a través de un proceso llamado separación de carga. Esto es impulsado por protones cargados positivamente de las moléculas de agua que permanecen en el líquido y electrones cargados negativamente que se donan a la superficie. Comoo cuando generamos electricidad estática frotando un globo con cabello.
Hasta ahora, las técnicas de separación de carga por flujo de agua eran altamente ineficientes debido a que ocurren solo en la interfaz sólido‑líquido, por lo que el rendimiento es mínimo. Pero los investigadores de Singapur proponen una alternativa sencilla y eficaz: en lugar de un flujo continuo, utilizan gotas de lluvia que impactan dentro de un tubo estrecho generando un flujo intermitente con burbujas de aire. Lo que en inglés se llama plug flow. Así, cada columna de agua separada por aire maximiza la superficie en contacto y facilita la generación de cargas eléctricas.
Un experimento capaz de alimentar varias bombillas
Si se pusiera en práctica lo aprendido con esta Investigación, en el futuro se podría convertir el agua de la lluvia en electricidad a gran escala. Pero en laboratorio, las cosas deben hacerse a una escala menor. Por razones obvias. En el caso que nos ocupa, los científicos emplearon una torre de donde salen gotas mediante una aguja metálica que caen hacia un tubo de 32 centímetros de altura y solo 2 milímetros de diámetro. Las gotas colisionan en el extremo superior, creando esa estructura intercalada de agua y aire. Conforme cada columna desciende por el tubo, se genera una separación de cargas entre la superficie interna y el agua, que luego recogidas por electrodos situados en la base y en la parte superior del tubo.
Este método convirtió más del 10% de la energía potencial de las gotas de lluvia en electricidad. Algo que puede parecernos poco, pero que supone una eficiencia muy por encima de lo logrado con anterioridad en otros experimentos similares. En concreto, con cuatro tubos conectados encendieron doce bombillas LED durante unos 20 segundos. Unos resultados que podrían escalarse si tenemos en cuenta la velocidad de la lluvia, superior a la empleada en el experimento. Y, recordemos, que los tubos del experimento eran de tan solo 32 centímetros de alto.
El método empleado por el grupo de científicos, liderado por Siowling Soh, destaca en varios aspectos. El principal, que es económico y fácil de montar. No implica una infraestructura técnica demasiado compleja ni el uso de materiales difíciles de encontrar o que generen residuos. Segundo, al ser fácilmente escalable, podría instalarse en cualquier lugar en el que haya lluvia. Desde tejados y fachadas a sistemas distribuidos de captación de lluvia.
Por qué cuesta tanto convertir la lluvia en electricidad
Obviamente, no todo son buenas noticias. Como suele ocurrir en cualquier experimento por el estilo, siempre hay unos inconvenientes que impiden que este descubrimiento se esté implantando ya a gran escala. Aunque estos inconvenientes afectan más bien a la fuente de energía y no al método en sí mismo.
En primer lugar, a diferencia de la luz del sol o de la fuerza del viento, la lluvia es un recurso más difícil de obtener. O, mejor dicho, más variable o inestable. Las lluvias suelen ser de distintas intensidades, duraciones y su frecuencia es distinta en muchos lugares. Incluso cambian según la estación del año. En resumen. No es una fuente de energía tan fiable como la solar o la eólica, que sí están disponibles durante más horas.
A esto se le une el problema de almacenar esa electricidad obtenida. Algo indispensable si tenemos en cuenta el factor anterior. Vamos, que convertir lluvia en electricidad no podría ser una fuente principal de abastecimiento eléctrico si tenemos en cuenta todos los factores climáticos y de almacenamiento. Sin embargo, tampoco podemos descartarlo como fuente adicional o como complemento a fuentes de energía ya consolidadas.
