El agua como súper almacén de energía. – El diario andino
El hecho de que el agua sea la sustancia más común en la Tierra no significa que la conozcamos por completo. De hecho, un nuevo estudio revolucionario acaba de demostrar que, en las condiciones adecuadas, el líquido puede adquirir propiedades que desafían todo lo que sabemos sobre él. Y la investigación, publicado en la revista Naturerevela que el agua confinada en espacios nanométricos se convierte simultáneamente en un conductor electrico y en un gran almacén de energía.
La investigación. Este descubrimiento, que parece sacado de ciencia ficción, no sólo abre la puerta a una nueva generación de tecnologías en energía y biomedicina, sino que además cuenta con un importante sello español. Cuenta con la participación clave de la Universidad de Granada (UGR) en un equipo internacional liderado por la Universidad de Manchester y que cuenta con el Premio Nobel de Física André Geim.
Comportamiento dual. Los científicos descubrieron que cuando el agua queda atrapada en canales de sólo uno o dos nanómetros (un espacio un millón de veces más pequeño que un milímetro) su comportamiento eléctrico se transforma por completo. Adquiere, al mismo tiempo, dos propiedades que hasta ahora se consideraban contradictorias.
El primero de ellos es la conductividad eléctrica extrema. Esto significa que el agua se convierte en un buen conductor de energía que alcanza niveles comparables a los de los líquidos «superiónicos», lo que significa que los protones pueden moverse a través de ella con gran facilidad.
Pero también le hace tener una gran capacidad de almacenamiento comparable a la de los materiales «ferroeléctricos», con una constante dieléctrica que se dispara hasta valores cercanos a 1.000 cuando el valor normal en agua es aproximadamente 80.
Contradictorio. Este descubrimiento es especialmente sorprendente porque choca frontalmente con un trabajo anterior del mismo equipo, publicado en Science en 2018. En aquel momento, concluyeron que el agua confinada quedaba «eléctricamente muerta».
¿Cómo es posible que ahora sea un supermaterial eléctrico? La respuesta está en la anisotropía: las propiedades del agua cambian radicalmente según la dirección de medición. El primer estudio midió perpendicularmente a las capas que lo confinaban; el nuevo lo ha hecho en paralelo, dejando al descubierto su verdadero potencial.
Revolución tecnológica. Tener en un solo material, y nada menos que en el agua, una altísima conductividad iónica y una capacidad de almacenamiento de energía sin precedentes es el sueño de cualquier ingeniero. Este doble comportamiento podría ser la base de una nueva era tecnológica en varios campos.
Uno de ellos es lógicamente la energía, ya que se puede probar la producción de baterías y supercondensadores mucho más pequeños, más seguros y eficientes con tiempos de carga ultrarrápidos. Pero también abre la puerta a la creación de una membrana de purificación de agua que requiere muchísimo menos energía.
Aporte español. Medir estas propiedades a una escala tan absurdamente pequeña fue una hazaña técnica, pero los datos brutos obtenidos eran un galimatías de señales complejas. Aquí fue decisiva la aportación de la Universidad de Granada.
René Fábregas, investigador del Departamento de Matemática Aplicada de la UGR, desarrolló un sofisticado modelo matemático que permitió interpretar correctamente la avalancha de datos experimentales. Su trabajo fue la «partitura» que dio sentido y coherencia a las mediciones, permitiendo salir a la luz las asombrosas propiedades del agua confinada. Como lo señala comunicado propio de la UGRsin este modelo matemático, el descubrimiento no habría sido posible.
Imágenes | David Becker
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