En el vasto vacío del espacio, la Voyager 1 ha estado susurrando fielmente sus secretos a la Tierra desde 1977. Pero en poco más de dos décadas, se espera que su corazón de energía nuclear se apague. ¿Y si, en cambio, pudiera seguir funcionando durante miles de años?
Un equipo de científicos e ingenieros británicos ha creado una batería que podría hacer posible tal cosa. Su dispositivo, una batería de diamante de carbono-14, es una extraña fusión de desintegración radiactiva, diamantes sintéticos y química del plasma. El resultado es una fuente de energía que podría sobrevivir a generaciones de civilización humana.
Una batería como ninguna otra
En esencia, la batería de diamante prospera gracias a la desintegración, específicamente, la desintegración del isótopo carbono-14. El carbono-14 es más conocido por su papel en la datación por radiocarbono, pero ahora está a punto de entrar en el juego del almacenamiento de energía.
Encerrado en un diamante sintético, el carbono-14 sufre una desintegración beta, liberando electrones que el diamante luego convierte en electricidad. Todo el proceso es sorprendentemente similar a cómo los paneles solares convierten la luz solar en energía, pero con una diferencia crucial. En lugar de capturar fotones del sol, el diamante captura electrones emitidos desde el interior.
Con una vida media de 5.700 años, el carbono-14 puede durar más que nuestras pirámides más antiguas. Eso significa que, en teoría, una batería de diamante podría seguir proporcionando energía durante miles de años, muchas veces más que el ciclo de vida de cualquier proyecto de ingeniería. Sin embargo, hay un problema. No está diseñada para dispositivos de alto consumo, como teléfonos inteligentes o computadoras portátiles. Pero para aplicaciones de bajo consumo, como implantes médicos, sensores y satélites, las posibilidades son asombrosas.
“Las baterías de diamante ofrecen una forma segura y sostenible de proporcionar niveles continuos de energía en microvatios”, explicó Sarah Clark, directora del ciclo del combustible de tritio en la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA). “Son una tecnología emergente que utiliza un diamante fabricado para encapsular de forma segura pequeñas cantidades de carbono-14”.
Espacio, medicina y más
Los usos prácticos de una batería de mil años son casi ilimitados. Las naves espaciales y los satélites, como la envejecida Voyager 1, podrían mantener la comunicación durante mucho más tiempo del que pueden hacerlo actualmente. Tom Scott, profesor de materiales en la Universidad de Bristol, imagina un futuro en el que estas baterías sean un pilar de la exploración del espacio profundo.
“Nuestra tecnología de microenergía puede respaldar una amplia gama de aplicaciones importantes, desde tecnologías espaciales y dispositivos de seguridad hasta implantes médicos”, dijo Scott. “Estamos entusiasmados de poder explorar todas estas posibilidades, trabajando con socios de la industria y la investigación, en los próximos años”.
Más cerca de casa, las implicaciones son igualmente profundas. Imagina un marcapasos que nunca necesite reemplazo o un audífono que funcione durante décadas sin una batería nueva. Para los pacientes, esto significa menos cirugías y menos molestias. Para los hospitales y los sistemas de atención médica, promete menos dolores de cabeza logísticos y costos reducidos.
Neil Fox, de la Facultad de Química de la Universidad de Bristol, dice que esta batería es completamente segura. “Se eligió el carbono-14 como material de origen porque emite una radiación de corto alcance, que es rápidamente absorbida por cualquier material sólido. Esto haría que fuera peligroso ingerirlo o tocarlo con la piel desnuda, pero, al estar guardado de forma segura dentro del diamante, no puede escapar ninguna radiación de corto alcance”.
De hecho, el diamante es el material natural más duro que se conoce. La radiación permanece atrapada en su interior, inofensiva para el usuario.
De la fusión a los diamantes
La batería de diamantes es una derivación inesperada de la investigación sobre la fusión. En el campus de Culham de UKAEA, donde los científicos se esfuerzan por aprovechar la energía de fusión, la misma experiencia ha impulsado la innovación en la ciencia de los materiales.
Usando una plataforma de deposición de plasma (un aparato especializado para cultivar diamantes sintéticos), el equipo creó con éxito la delicada cubierta de diamante necesaria para contener el carbono 14. El carbono en sí provenía de bloques de grafito, un subproducto de los reactores de fisión nuclear.
Si bien el concepto de baterías de diamantes surgió por primera vez en 2016, los avances recientes marcan un paso significativo hacia el uso práctico. Los investigadores ahora están explorando asociaciones industriales para llevar la tecnología al mercado. Anteriormente, ZME Science informó sobre otra batería de diamantes, alimentada por desechos nucleares en lugar de carbono-14, que puede durar 28.000 años.
Scott sigue siendo optimista sobre el camino que tenemos por delante. “La década que tenemos por delante se centrará en mejorar el rendimiento energético y aumentar la producción”, afirmó.
Fuente: ZME Science.