¿Qué investigaciones están realizando en materia de energías renovables? En la Escuela de Ciencia e Ingeniería de los Materiales del Tecnológico de Costa Rica (TEC) trabajamos en varias áreas para la promoción de la energía renovable en Costa Rica.
En investigación estamos desarrollando electrodos nanoestructurados para dispositivos de generación y almacenamiento de energía. ¿Cómo se financia la investigación? Estamos invirtiendo recursos públicos en innovación tecnológica que resuelva problemas técnicos y ambientales de las baterías actuales.
En este sentido estamos desarrollando una batería de aluminio, con el fin de reemplazar la tecnología del litio.
El litio es muy efectivo, pero puede ser peligroso por su alta reactividad y además es costoso, generando conflictos sociales que afectan la región suramericana.
El aluminio, por el contrario, es el metal más abundante de la corteza terrestre, resultando en tecnología para aplicaciones donde la seguridad es prioritaria, como en aviones eléctricos. ¿Quiénes participan del proyecto? Se realiza en conjunto entre tres universidades públicas, la Universidad de Costa Rica (UCR), la Universidad Nacional y el TEC con Fondos del Sistema del Consejo Nacional de Rectores (CONARE).
Los investigadores del TEC de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales nos enfocamos en la síntesis de los materiales para los electrodos.
Para el cátodo de la batería estamos sintetizando un híbrido de nanotubos de carbono y grafeno enlazados de forma covalente, con el fin de reducir la resistencia de contacto y brindar gran área superficial para almacenar la carga de la batería.
Para el ánodo de la batería estamos investigando el efecto de la deformación plástica severa (SPD severe plastic deformation) en diferentes aleaciones de aluminio.
Estamos generando un metal nanoestructurado por torsión a alta presión, con el fin de tener mayor actividad electroquímica.
En la UCR están sintetizando otros materiales grafíticos para el cátodo, y la UNA está estudiando un electrolito con líquidos iónicos.
Finalmente, los investigadores de la UCR y la UNA se encargan de armar y medir el desempeño de las baterías. ¿Se enfocan en energías renovables? Otro concepto que estamos desarrollando es una celda biofotovoltaica a partir de carbono renovable, con el fin de que a largo plazo se reduzcan los impactos ambientales y a la salud humana de la producción y gestión de residuos de los paneles solares, y la dependencia de actividades extractivistas perjudiciales.
Estamos incorporando una proteína fotosintética como elemento fotoactivo de una celda solar, la bacteriorodopsina, la cual es una de las proteínas más robustas conocidas hasta el día de hoy.
También estamos incorporando nanomateriales de carbono y moléculas biológicas para reemplazar electrolitos sintéticos y metales de la celda.
El cátodo de nanotubos de carbono y grafeno de la batería de aluminio podría igualmente funcionar como cátodo en esta celda biofotovoltaica.
La segunda área en la que trabajo es la implementación de tecnología de biogás para desarrollo rural y empoderamiento de productorxs agropecurixs a pequeña escala. Suena innovador ¿En qué consiste? Hemos implementado sistemas integrados de biogás en 36 parcelas familiares ubicadas en los asentamientos del INDER, Lomas, Zota y Diamantes en La Rita de Pococí por medio de proyectos de Regionalización desde el 2012, con una inversión que supera los $100 000.
Se estima que anualmente la Red de Biogás instalada en La Rita puede generar 50MWh/año, evitar la descarga de 3.7 Ton de excretas a los ríos y reducir la emisión de 90Ton de CO2 equivalente.
A partir de la implementación del sistema de biogás por parte de las familias participantes, se ha contribuido a mejorar de manera progresiva la calidad de vida, en especial para mujeres y niños, y se ha mejorado la infraestructura de las parcelas, lo cual cumple con 12 de los 17 objetivos para el desarrollo sostenible.
Tenemos otro programa similar comenzando en Aserrí.
Actualmente le estamos dando seguimiento técnico y de gestión de proyectos a los sistemas instalados, ya que hemos identificado que la falta de capacidades técnicas y financieras de las familias para brindar el mantenimiento de los sistemas afecta de forma crítica la sostenibilidad de este tipo de proyecto.
Para ello estamos investigando los modos de falla de los materiales y el desempeño de filtros del biogás para eliminar los componentes perjudiciales de forma sencilla y a un bajo costo.
También estamos desarrollando un Programa de mantenimiento sistemático de los sistemas, en conjunto con la comunidad.
En este proyecto se aplica mucho el concepto de ingeniería humanitaria, pues participan cerca de 100 voluntari@s y estudiantes de Trabajo Comunal Universitarios anualmente.
En una ejemplo de la capacidad que tenemos las Universidades Públicas para gestionar recursos y talento humano para el desarrollo de los pueblos más vulnerables del territorio nacional. ¿Cómo es el proceso de investigación? El proceso de investigación requiere trabajo duro y dedicación, el avance es muy lento y como investigadora una puede sentir frustración, pues los resultados se obtienen tras varios años.
En el TEC contamos con recursos amplios y diversos para llevar a cabo nuestros proyectos, un campus moderno con espacios naturales y buenas instalaciones deportivas.
Tenemos laboratorios completamente equipados, mejores que muchos en los que trabajé en Estados Unidos, e instrumentos muy avanzados para el área de la nanotecnología, procesos de materiales, simulación, química húmeda, biotecnología, entre otros.
Los equipos de trabajo generalmente se componen de un investigador principal (PI) y su grupo, guiando a estudiantes de pregrado o de posgrado que pueden acceder a becas, y en algunos casos también hay otros profesorxs, postoctoradxs y visitantes internacionales, según la trayectoria del PI.
Los PI pueden establecer colaboraciones con otros grupos y se desarrollan así investigaciones más interdisciplinarias, como la de la batería de aluminio.
En el TEC la calidad del trabajo de las personas involucradas en los grupos de investigación es de muy alto nivel, pues estamos hablando que la mayoría de profesores que están investigando tienen doctorado de Universidades reconocidas a nivel mundial, y que los estudiantes son los mejores de todo el país.
Todos estos factores resultan en un espacio productivo y motivante para seguir llevando los procesos investigativos.
A pesar de esto, creo que al TEC le falta actualizar su estructura administrativa, para que lxs investigadorxs podamos dedicarnos más de lleno a estar en el laboratorio o escribiendo propuestas, y menos tiempo haciendo trámites o impartiendo lecciones.
El TEC también necesita mejorar en cuestiones de equidad de género y equiparación de oportunidades, para que las soluciones que produzcamos sean cada vez más integrales para todas las poblaciones por medio de mayor representatividad de sectores que han sido discriminados históricamente de espacios académicos. ¿Se podrán aplicar las conclusiones a innovaciones tecnológicas? Por supuesto, y ya muchas soluciones están siendo implementadas, por ejemplo en lo que es el biogás ya se está aplicando a escala familiar en zonas rurales de alto riesgo social.
Por otro lado, los proyectos que involucran tecnología más sofisticada conllevan procesos más complejos para su integración en el mercado.
El desarrollo de baterías y paneles solares por ejemplo, generalmente resulta en nuevo conocimiento que es publicado en revistas científicas y que es posteriormente tomado en cuenta por científicos investigando lo mismo alrededor del mundo.
Es decir, trabajamos como un macro sistema global de innovación tecnológica.
Sin embargo, si en algún momento se obtienen resultados muy prometedores se puede patentar el invento e intentar llevarlo a escala comercial, todo depende del éxito del modelo propuesto en la escala de laboratorio. ¿Cómo se vincula el aspecto técnico-académico con el sector empresario? Las soluciones que he mencionado pueden llegar a ser desarrolladas por empresas de nuestra región.
Latinoamérica tiene los recursos y el talento humano para fabricar dispositivos de alta tecnología, en Costa Rica se ha demostrado nuestra competitividad en el sector de microprocesadores y dispositivos médicos.
Las empresas y lxs investigadorxs debemos acercarnos y hablar de negocios.
A lxs ingenierxs del TEC los estamos formando cada vez más con mentalidad empresarial.
En la academia tenemos ideas prometedoras, necesitamos la inversión y un modelo de negocios innovador y sostenible para hacerlas realidad. ¿Cómo se compite en la búsqueda de conocimiento y tecnología con otros países desarrollados? Me parece importante mantener un sentido práctico en la investigación que se realiza en países emergentes como Costa Rica, desarrollar directamente los dispositivos que vamos a usar en la vida real, más que estudiar ciencia pura.
Creo que en este momento de crisis ambiental necesitamos enfocarnos en sacar esos resultados científicos positivos del laboratorio y llevarlos a escala piloto, pues solamente así empezaremos a avanzar en los problemas prácticos para generar soluciones factibles que cambien el paradigma productivo destructivo de nuestra sociedad.
Es una lástima que persistan problemas humanitarios y ambientales a pesar de tantas soluciones que hemos ideado en las universidades.
También es una lástima ver proyectos exitosos que no se mantienen en el tiempo.
Creo que más allá del concepto de innovación, debemos dar prioridad a la sostenibilidad de las soluciones en el tiempo, en cómo hacer que crezcan y se vuelvan algo del diario vivir.