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Materiales para un futuro más limpio

21/06/2019 - Blog - Leni Bascones
La científica Leni Bascones nos habla de los materiales superconductores. De sus aplicaciones actuales y de cómo ofrecen grandes oportunidades en la transición a un modelo energético más sostenible: gracias a sus grandes avances en sus aplicaciones, se puede pensar en un futuro más limpio.
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En la película Avatar, el director James Cameron imaginó la Tierra en el año 2154 sumida en una grave crisis energética. Para afrontarla enviaron una misión a Pandora, una luna sorprendente donde las montañas Halleluyah flotan. Allí querían extraer el unobtanium, un mineral extremadamente  valioso que podría solucionar el problema energético de la Tierra.

La trama de la película no surgió únicamente de la desbordante imaginación de Cameron, sino también de su formación como físico.  La superconductividad es una propiedad de algunos materiales que no presentan resistencia al paso de la corriente eléctrica, y por tanto no gastan energía al conducir la electricidad.  Su especial relación con los campos magnéticos da lugar a espectaculares fenómenos de levitación, como los de las montañas Halleluyah, ricas en el superconductor unobtanium.



En la Tierra hay miles de materiales que son superconductores, pero solamente si están por debajo de una temperatura crítica, diferente para cada superconductor. Y de momento, no se conoce ningún material que, a presión ambiente, superconduzca por encima de 140 grados bajo cero. Lo que hacía especial al unobtanium de Avatar era su capacidad para ser superconductor incluso a temperatura ambiente.

A pesar de la necesidad de enfriar, los materiales superconductores a nuestra disposición ofrecen grandes oportunidades en la transición a un modelo energético más sostenible. La aplicación más directa es el uso de cables superconductores que transmitan la electricidad sin gastar energía, como el que lleva funcionando varios años en Essen. Pero además los superconductores abren la puerta a la fabricación de motores, generadores e imanes que aún siendo más pequeños y ligeros que los actuales sean más potentes y eficientes. Esto es posible gracias a la alta densidad de corriente que puede transmitir un superconductor y a la capacidad de atrapar los flujos magnéticos.

El transporte, una de las principales fuentes de contaminación, es también una de las áreas que más pueden beneficiarse. Después de años de pruebas, en Japón se está construyendo una línea de tren de levitación basada en imanes superconductores que unirá Tokio y Osaka con velocidades de hasta 600 km/h.  Se pretende que tan alta velocidad haga que muchas personas elijan el tren, en vez del avión, mucho más contaminante. Por otra parte ya se ha demostrado la viabilidad de utilizar motores superconductores en los barcos y actualmente se está desarrollando el primer prototipo de motor completamente superconductor para grandes aviones de uso civil. La superconductividad podría utilizarse también en la electrónica del futuro avión eléctrico.



En la producción de energía, los aerogeneradores son buenos candidatos para aprovechar el menor tamaño de los generadores superconductores. Recientemente en el marco de una colaboración europea se ha sustituido y probado con éxito una turbina comercial por una superconductora. Como la producción de energías renovables no coincide con los picos de demanda, para su aprovechamiento es clave contar con un buen sistema de acumuladores. Aunque menos desarrollada que las aplicaciones anteriores la superconductividad también puede contribuir en este campo. Y no podemos olvidar que los superconductores son la base de la gran instalación internacional ITER que estudiará la viabilidad de producir energía por fusión nuclear.

Aunque gran parte de estas aplicaciones están actualmente en fase prototipo o desarrollo los superconductores se utilizan de forma habitual en las máquinas de resonancia magnética de los hospitales o en aceleradores como el CERN. Es por tanto esperable que la próxima década sea testigo de un gran avance en las aplicaciones de los superconductores para un futuro más limpio.

 

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Sobre el autor

Científica Titular en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Anteriormente trabajó varios años en el ETH en Zurich y en la Universidad de Texas en Austin y ha realizado estancias de investigación de larga duración en universidades en Paris, Minnesota y Karlsruhe. Doctora en Física Teórica de la Materia Condensada, investiga las propiedades de materiales superconductores y las fases cuánticas debidas a la repulsión entre los electrones. En el marco de su investigación ha coordinado varios proyectos, publicado numerosos artículos, e impartido más de 90 seminarios en universidades y conferencias internacionales. Divulga sobre superconductividad, en actividades presenciales, redes sociales y páginas web. Además está muy implicada en la visibilización de la mujer en el ámbito científco. Es una de las personas que puso en marcha la iniciativa 11 de Febrero, y actualmente continúa siendo coordinadora de esta.

 

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