{"id":1283,"date":"2018-07-20T12:11:14","date_gmt":"2018-07-20T11:11:14","guid":{"rendered":"http:\/\/blogs.hoy.es\/ciencia-facil\/?p=1283"},"modified":"2018-07-20T12:11:14","modified_gmt":"2018-07-20T11:11:14","slug":"ideas-de-los-vegetales-para-capturar-energia-solar","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.hoy.es\/ciencia-facil\/2018\/07\/20\/ideas-de-los-vegetales-para-capturar-energia-solar\/","title":{"rendered":"Ideas de los vegetales, para capturar energ\u00eda solar"},"content":{"rendered":"

\"01-sol-vegatacion-y-fotosintesis\"<\/a>La vida en la Tierra depende de la fotos\u00edntesis<\/strong>, con la que las plantas verdes, capturan la radiaci\u00f3n solar que utilizan para la fabricaci\u00f3n de gl\u00facidos y otras mol\u00e9culas org\u00e1nicas que forman la estructura vegetal, la cual sirve de alimento a los animales herb\u00edvoros, que a su vez alimentan a otros animales, dando lugar as\u00ed a una cadena que llega hasta el hombre<\/u>. De manera que puede afirmarse que la fotos\u00edntesis es el proceso que alimenta, en el m\u00e1s estricto sentido de la palabra, casi toda la vida del planeta.<\/p>\n

Vida que depende totalmente del Sol, y no s\u00f3lo porque gracias a su radiaci\u00f3n, junto con el efecto invernadero natural, nos proporciona una temperatura adecuada, en torno a los 15 \u00baC como temperatura media planetaria, sino adem\u00e1s porque es capaz de suministrarnos ox\u00edgeno, combustible y alimentos, a trav\u00e9s de una ecuaci\u00f3n tan simple como: \u00a0Di\u00f3xido de carbono + Agua + Energ\u00eda solar = Glucosa + Ox\u00edgeno<\/strong> , en la que se resume la fotos\u00edntesis<\/u>. A lo que hay que a\u00f1adir que las plantas nos suministran todo lo anterior, consiguiendo de paso rebajar los crecientes niveles del di\u00f3xido de carbono generado por el hombre; ayudando con todo ello a aliviar el calentamiento global planetario<\/u>, que es uno de los indeseables efectos asociados al cambio clim\u00e1tico<\/u>.<\/p>\n

Las relaciones entre las plantas y la atm\u00f3sfera en la que viven inmersas, resultan tan interesantes como variadas y complejas. An\u00e1logamente su distribuci\u00f3n geogr\u00e1fica y la adaptaci\u00f3n de sus formas a las condiciones de contorno, de acuerdo con los elementos y factores clim\u00e1ticos, plantea tambi\u00e9n todo un amplio mundo de posibilidades para el estudio cient\u00edfico. Dentro de este contexto, conviene tener en cuenta que las plantas son en realidad colectores solares, y a\u00fan m\u00e1s \u201ccolectores solares inteligentes<\/strong>\u201d, capaces por tanto de plantearse y adoptar estrategias de respuesta, ante los problemas que puedan encontrar en su camino hacia la obtenci\u00f3n de la radiaci\u00f3n solar que necesitan para su desarrollo.<\/p>\n

La \u201cdecisi\u00f3n\u201d de las plantas al elegir como fuente de vida y energ\u00eda para su desarrollo el espectro visible de la radiaci\u00f3n solar, es una decisi\u00f3n acertada por varias razones. En primer lugar por razones de disponibilidad<\/strong>, ya que fuera de esa banda las radiaciones est\u00e1n sometidas dentro de la atm\u00f3sfera a una fuerte absorci\u00f3n, bien por parte del ox\u00edgeno y del ozono para las de menor longitud de onda, bien por parte del vapor de agua y del di\u00f3xido de carbono para las de mayor longitud de onda. Y en segundo lugar por razones de seguridad y log\u00edstica<\/strong>; por seguridad<\/u>, ya que las altas energ\u00edas asociadas a la radiaci\u00f3n ultravioleta, podr\u00edan poner en peligro los enlaces del hidr\u00f3geno, y otros igualmente d\u00e9biles, que mantienen la configuraci\u00f3n espacial y las relaciones entre las grandes y complejas mol\u00e9culas org\u00e1nicas que forman el entramado de los seres vivos; y por log\u00edstica<\/u>, ya que la radiaci\u00f3n infrarroja se absorbe por el agua que constituye la gran masa de la vegetaci\u00f3n provocando un calentamiento, que si bien constituye una aportaci\u00f3n energ\u00e9tica inmediata, no le es \u00fatil a la planta para la conversi\u00f3n y almacenamiento que \u00e9sta pretende conseguir.<\/p>\n

Para remarcar la similitud entre el proceso fotosint\u00e9tico que tiene lugar en las plantas, con el comportamiento de los colectores solares fabricados por el hombre para el aprovechamiento de la energ\u00eda solar, recordemos que existen b\u00e1sicamente dos tipos de colectores solares<\/strong>, los t\u00e9rmicos<\/u>, que transforman la radiaci\u00f3n solar en calor que es transferido al fluido de trabajo circulante, y que trabajan fundamentalmente con la radiaci\u00f3n infrarroja y la parte m\u00e1s alta del espectro visible, y los fotovoltaicos<\/u>, que transforman la radiaci\u00f3n solar en electricidad, liberando electrones en las c\u00e9lulas de los m\u00f3dulos fotovoltaicos.<\/p>\n

\"02-espectro-y-bombilla-con-pv\"<\/a><\/p>\n

De toda la energ\u00eda solar que alcanza el suelo, la parte incluida en la fotos\u00edntesis var\u00eda en cada momento en funci\u00f3n de una serie de factores como pueden ser la \u00e9poca del a\u00f1o, la latitud del lugar o las condiciones atmosf\u00e9ricas (presencia de nubosidad, polvo, aerosoles, etc.) y otros, pero puede estimarse como valor medio orientativo que la cantidad de energ\u00eda aprovechable supone el 50% de la radiaci\u00f3n solar global.<\/p>\n

Esto convierte a la agricultura y la silvicultura en los principales usuarios de la energ\u00eda solar para la humanidad, suministrando a \u00e9sta no solamente alimentos y materias primas, sino tambi\u00e9n energ\u00eda en forma de biomasa, energ\u00eda que resulta esencial para buena parte de la poblaci\u00f3n mundial, en particular en los pa\u00edses en v\u00edas de desarrollo, y que en los pa\u00edses desarrollados va adquiriendo cuotas importantes, dentro de las energ\u00edas renovables.<\/p>\n

Entre las diversas causas implicadas en el bajo rendimiento asociado al funcionamiento de las plantas como colectores solares, una de las primeras limitaciones radica en las propiedades de la superficie de las hojas, en concreto su albedo, lo que da lugar a p\u00e9rdidas por reflectancia de la radiaci\u00f3n. Frecuentemente se acepta que, dentro de un cultivo desarrollado, la cantidad de radiaci\u00f3n absorbida es de alrededor del 80%. Sin embargo, esto depende del cultivo de que se trate, as\u00ed como de la distribuci\u00f3n y geometr\u00eda de sus hojas. En algunos cultivos densos, con hojas elevadas y orientadas adecuadamente, pr\u00e1cticamente toda la radiaci\u00f3n es absorbida. Sin embargo entre las hojas superiores y las inferiores del mismo cultivo, o bien entre las hojas de dos o m\u00e1s cultivos situadas en planos horizontales diferentes y superpuestos, las cosas suceden de forma muy compleja.<\/p>\n

En primer lugar puede haber importantes cambios en la composici\u00f3n espectral de la radiaci\u00f3n que alcanza las diferentes capas, con componentes directa, reflejada y difusa distintas, obligando a los distintos subconjuntos de hojas a adaptaciones a esas condiciones. En segundo lugar, el movimiento de la cubierta, por ejemplo como consecuencia del viento, dar\u00e1 lugar a que las hojas de los pisos inferiores est\u00e9n sometidas a enormes variaciones respecto al nivel medio de su irradiaci\u00f3n, tanto en cantidad como en su composici\u00f3n espectral, pudiendo pasarse de una incidencia directa total sobre las hojas, a niveles de la misma casi nulos, en una secuencia temporal absolutamente aleatoria.<\/p>\n

\"03-arboles-peleando-por-el-sol\"<\/a><\/span><\/p>\n

Desde el punto de vista de su estrategia para la captura de la radiaci\u00f3n solar, la planta tratar\u00e1 de situar sus \u00f3rganos activos de captaci\u00f3n, es decir sus hojas, en la forma m\u00e1s eficaz posible para conseguir sus objetivos. As\u00ed, la estructura de una hoja es una muestra de equilibrio entre tres aspectos que frecuentemente entran en conflicto a lo largo del proceso evolutivo: la necesidad de una superficie fotosint\u00e9tica m\u00e1xima y bien orientada respecto a la radiaci\u00f3n incidente, la necesidad de conservar al m\u00e1ximo el agua de que dispone, y la necesidad de intercambiar gases con el exterior durante la fotos\u00edntesis.<\/p>\n

La planta resuelve este complejo problema alcanzando soluciones de compromiso mediante estructuras de sus hojas tipo \u201csandwich\u201d formado esquem\u00e1ticamente por dos capas epid\u00e9rmicas, el haz y el env\u00e9s, y entre ellas las c\u00e9lulas responsables de la captaci\u00f3n de energ\u00eda. A medida que las plantas crecen en altura se desencadena la competencia por la radiaci\u00f3n solar, que en casos extremos, como el de las selvas tropicales h\u00famedas, obliga a las plantas a crecer con enormes troncos, rectos como columnas, en la cima de los cuales concentran las ramas y hojas, en busca de la energ\u00eda solar.<\/p>\n

Finalmente, entre otras varias respuestas de la estrategia de las plantas ante la insolaci\u00f3n, existen dos que resultan de gran inter\u00e9s, una es el crecimiento de las plantas orient\u00e1ndose hacia la luz, y otra el seguimiento diario que es capaz de desarrollar el girasol, a lo largo del periodo de disposici\u00f3n de luz, manteniendo orientada su cabeza, compuesta de multitud de peque\u00f1as flores, al disco solar, desde el orto hasta el ocaso, consiguiendo con ello la m\u00e1xima recepci\u00f3n posible de radiaci\u00f3n solar directa.<\/p>\n

\"04-girasoles-lambert-y-paraboloides\"<\/a><\/p>\n

La explicaci\u00f3n de estos dos fen\u00f3menos, absolutamente naturales, se fundamenta en una serie de procesos bioqu\u00edmicos y biof\u00edsicos cuya comprensi\u00f3n resulta m\u00e1s o menos laboriosa, dependiendo de los conocimientos que se tengan, pero cuya reproducci\u00f3n a escala industrial operativa resulta enormemente compleja. En el caso particular del seguimiento por parte de esta planta, del movimiento aparente del disco solar a trav\u00e9s del cielo, parece que todo girasol conoce perfectamente la Ley de Lambert<\/strong>, ley f\u00edsica, que viene a decir algo as\u00ed como \u201ccuanto m\u00e1s oblicuo, menos luz<\/u>\u201d, tomando por tanto la planta las medidas necesarias para maximizar la incidencia de energ\u00eda. Sin embargo, para nosotros los t\u00e9cnicos \u201chumanos\u201d, el conseguir ese mismo resultado con los espejos de una central solar de concentraci\u00f3n, o para un concentrador parab\u00f3lico, o bien para un simple colector t\u00e9rmico o fotovoltaico, requiere la puesta en operaci\u00f3n de complicados sistemas de programaci\u00f3n, detecci\u00f3n y seguimiento en base a servomecanismos<\/u>, con muchos fallos en la pr\u00e1ctica, lo que nos hace pensar que nos queda mucho por aprender de la naturaleza<\/strong>.<\/p>\n

Adolfo Marroqu\u00edn Santo\u00f1a<\/a><\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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