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¿Energía solar para calentar altos hornos?

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La reducción de las emisiones de los procesos industriales (aproximadamente la mitad del total) sigue siendo el elefante en la habitación. Para lograr este objetivo, la energía solar se postula como una alternativa atractiva, pero los convertidores solares actuales todavía no son eficientes cuando se requieren temperaturas de proceso superiores a 1000 grados. Sin embargo, en el futuro se podría utilizar la energía solar para este fin en lugar de quemar carbón o petróleo para producir cemento o acero, según una investigación de ETH Zurich publicada en la revista Device, que describe una “trampa térmica” capaz de absorber la luz solar concentrada y emitir calor a más de mil grados.
¿Energía solar para calentar altos hornos?

La producción de cemento, metales y muchos productos químicos requiere temperaturas extremadamente altas, de más de mil grados centígrados. En la actualidad, este calor se suele obtener quemando combustibles fósiles: carbón o gas natural, que emiten grandes cantidades de gases de efecto invernadero. Calentar con electricidad renovable no es una alternativa, ya que sería ineficiente con estas altas temperaturas. Aunque gran parte de nuestra economía y sociedad necesitarán alcanzar la neutralidad de carbono en las próximas décadas, es probable que estos procesos industriales sigan funcionando con combustibles fósiles en el futuro cercano, ya que se consideran difíciles de descarbonizar.

Sin embargo, investigadores de ETH Zurichuna unión de universidades e instituciones de investigación gubernamentales suizas, han demostrado ahora, en el laboratorio, una manera de hacer que estas industrias sean independientes de los combustibles fósiles. Utilizando la radiación solar, han diseñado un dispositivo que puede suministrar calor a las altas temperaturas necesarias para los procesos de producción. El equipo liderado por Emiliano Casati, científico del Grupo de Ingeniería de Sistemas de Energía y Procesos, y Aldo Steinfeld, profesor de Portadores de Energías Renovables, ha desarrollado una trampa térmica. Consiste en una varilla de cuarzo acoplada a un absorbente cerámico que, gracias a sus propiedades ópticas, puede absorber eficientemente la luz solar y convertirla en calor.

[Bajo estas líneas: Ilustración de la trampa térmica experimental. Consta de una varilla de cuarzo (interior) y un absorbente cerámico (exterior). La radiación solar entra por la parte delantera y se genera calor por la parte trasera]

Emiliano Casati, científico del Grupo de Ingeniería de Sistemas de Energía y Procesos: "Esta tecnología algún día podría hacer posible utilizar la energía solar no sólo para generar electricidad, sino también para descarbonizar industrias de uso intensivo de energía a gran escala. Para combatir el cambio climático, necesitamos descarbonizar la energía en general. La gente suele pensar en la energía en términos de electricidad, pero en realidad utilizamos aproximadamente la mitad de nuestra energía en forma de calor".

En sus experimentos a escala de laboratorio, el equipo utilizó una varilla de cuarzo que medía 7,5 centímetros de diámetro y 30 centímetros de largo. Lo expusieron a luz artificial con una intensidad equivalente a 135 veces la de la luz solar, alcanzando temperaturas de hasta 1050 grados centígrados. Estudios anteriores de otros investigadores han alcanzado un máximo de 170 grados con este tipo de trampas térmicas.

Las tecnologías de concentración solar a gran escala ya están establecidas a escala industrial para la generación de energía solar, por ejemplo en España, Estados Unidos y China. Estas plantas suelen funcionar a hasta 600 grados. A temperaturas más altas, la pérdida de calor por radiación aumenta y reduce la eficiencia de las plantas. Una ventaja importante de la trampa térmica desarrollada por los investigadores de ETH Zurich es que minimiza las pérdidas de calor por radiación.

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