Durante años, el almacenamiento de energía térmica ha chocado con un problema persistente: muchos materiales funcionan bien en laboratorio, pero fallan cuando se enfrentan a condiciones reales. Se deforman, pierden material o se degradan con rapidez. Un nuevo estudio desarrollado por investigadores chinos propone una solución inesperada, basada en residuos de mariscos y en un diseño avanzado de materiales.
El trabajo demuestra que un aerogel de carbono derivado de quitina —un polímero natural presente en caparazones de crustáceos— puede estabilizar materiales de cambio de fase y almacenar calor sin fugas, incluso tras decenas de ciclos de uso.
De residuos marinos a material energético avanzado
La quitina es uno de los biopolímeros más abundantes del planeta, pero gran parte acaba como residuo de la industria pesquera. En este estudio, el equipo transformó ese desecho en un aerogel ultraligero, que posteriormente fue carbonizado para obtener una estructura de carbono altamente porosa.
El resultado es un soporte ideal para encapsular ácido esteárico, un material de cambio de fase muy utilizado por su temperatura de fusión adecuada para aplicaciones domésticas e industriales. La clave está en que el compuesto final mantiene su forma sólida incluso cuando el ácido esteárico se funde internamente.
La investigación ha sido publicada en la revista científica Sustainable Carbon Materials, especializada en materiales de carbono sostenibles.
Almacenamiento térmico sin fugas: el gran salto
Los materiales de cambio de fase almacenan y liberan calor al pasar de sólido a líquido. El inconveniente clásico es que, al fundirse, muchos se escapan del sistema, reduciendo su vida útil y fiabilidad.
El aerogel de carbono basado en quitina resuelve este problema gracias a una red de poros interconectados que actúan como microdepósitos. En su interior, el ácido esteárico queda retenido por fuerzas capilares y enlaces de hidrógeno, evitando cualquier fuga visible.
El material puede contener hasta un 60% de ácido esteárico en peso, una cifra muy superior a la de otros compuestos biobasados similares. Esto lo acerca, por primera vez, a aplicaciones fuera del laboratorio.
Las pruebas térmicas mostraron una entalpía de fusión cercana a 118 J/g, un valor competitivo dentro del sector del almacenamiento térmico. Además, la estructura de carbono mejora la conductividad térmica, permitiendo absorber y liberar calor de forma más rápida y controlada.
Uno de los datos más llamativos es su durabilidad. Tras 100 ciclos completos de calentamiento y enfriamiento, el material conservó más del 97% de su capacidad de almacenamiento, sin cambios apreciables en su estructura química o física.
Este comportamiento estable es esencial para cualquier sistema energético que aspire a una vida útil prolongada en condiciones reales.
Por qué la quitina marca la diferencia
El aerogel no solo actúa como soporte físico. Su superficie de carbono, dopada naturalmente con nitrógeno gracias al origen biológico de la quitina, incrementa la estabilidad térmica del conjunto. El confinamiento a escala nanométrica eleva la energía necesaria para que el ácido esteárico cambie de fase, reduciendo pérdidas y degradación.
El autor correspondiente del estudio, Hui Li, subraya que la elección del material no es casual: la quitina es abundante, renovable y permite combinar eficiencia energética con sostenibilidad ambiental.
Este tipo de aerogel abre la puerta a aplicaciones prácticas en varios sectores:
- Rehabilitación energética de edificios, integrándose en muros o techos para regular la temperatura.
- Energía solar térmica, donde el almacenamiento de calor sigue siendo uno de los grandes cuellos de botella.
- Electrónica, mejorando la gestión térmica y reduciendo fallos por sobrecalentamiento.
Además, el enfoque puede adaptarse a otros materiales de cambio de fase y ajustarse a distintos rangos de temperatura según el clima o el uso final.
Economía circular aplicada a la energía
Más allá de sus cifras técnicas, el proyecto destaca por su enfoque: convertir residuos marinos en un material avanzado para la transición energética. No se trata de una solución milagro, pero sí de una pieza sólida dentro del rompecabezas energético.
A medida que crece la presión por reducir el uso de materiales derivados del petróleo, este aerogel de carbono demuestra que los residuos pueden ser una materia prima estratégica, capaz de ofrecer soluciones duraderas y eficientes.
[Fuente: EcoInventos]
