4 Oilfield Review

En busca de energía limpia y accesible

En el año 2002, la Universidad de Stanford, junto con ExxonMobil, General Electric,

Schlumberger y Toyota, lanzaron el Proyecto Clima Global y Energía (GCEP); una

asociación entre el sector industrial y el académico, que reúne las fortalezas colectivas

y los conocimientos de ambos sectores para promover la investigación de alto riesgo

y a largo plazo enfocada en nuevos sistemas energéticos que reduzcan las emisiones

de gases de efecto invernadero. Actualmente, el programa GCEP se centra en la

tecnología y la investigación de fuentes de energía con bajas emisiones de carbono y

actualmente la asociación incluye a DuPont y a la corporación Banco de América.

Zhenan BaoSally M. Benson Yi CuiJennifer A. Dionne Kate MaherUniversidad de Stanford Stanford, California, EUA

Wout BoerjanUniversidad de Gante– Instituto Flamenco de BiotecnologíaGante, Bélgica

Claire HalpinUniversidad de DundeeDundee, Escocia

Rod Nelson Dave NicholsHouston, Texas, EUA

John RalphUniversidad de Wisconsin–MadisonMadison, Wisconsin, EUA

T.S. Ramakrishnan Cambridge, Massachusetts, EUA

Traducción del artículo publicado en Oilfield Review Primavera de 2014: 26, no. 1.Copyright © 2014 Schlumberger.Por su colaboración en la preparación de este artículo, se agradece a Mark Brongersma, Chris Field, Pablo García del Real, Thomas Jaramillo, Leigh Johnson, Natalie Johnson, David Lobell, Maxine Lym, Michael McGehee, Lynn Orr, Richard Sassoon, Mark Shwartz, Michael Vosgueritchian, Chao Wang y Di Meng Wu de la Universidad de Stanford, California; y a Philippe Lacour-Gayet de la Organización IDO de París.Google es una marca registrada de Google Inc.Yahoo! es una marca registrada de Yahoo! Inc.

La década de 1970 generó una ola de investiga-ción que se centró en la energía renovable, la eficiencia energética y la reducción de la conta-minación producida por los combustibles fósiles. No obstante, hacia fines de la década de 1980 y a lo largo de la década de 1990, muchas de las grandes universidades de investigación de todo el mundo desviaron su atención de la energía para enfocarla

en temas tales como la informática, la química com-putacional, la biotecnología, la ciencia de materia-les y el campo en desarrollo de la nanotecnología. A partir de los últimos años de la década de 1990 y comienzos de la de 2000, científicos de todo el mundo expresaron preocupación acerca del cam-bio climático y la capacidad del mundo para res-ponder a la demanda de energía, especialmente

1. Comisión sobre el Petróleo y el Gas Global: Hard Truths: Facing the Hard Truths About Energy. Washington, DC: Consejo Nacional del Petróleo 2007, Departamento de Energía de EUA.

Cannell M, Filas J, Harries J, Jenkins G, Parry M, Rutter P, Sonneland L y Walker J: “El calentamiento global y la industria de exploración y producción,” Oilfield Review 13, no. 3 (Invierno de 2001/2002): 44–59.

2. Comisión sobre el Petróleo y el Gas Global, referencia 1.3. Universidad de Stanford: Proyecto Clima Global y

Energía, http://gcep.stanford.edu/ (Se accedió el 4 de febrero de 2014).

> Investigación patrocinada por el Proyecto Clima Global y Energía. El programa GCEP financia actividades de investigación enfocadas en cuatro áreas técnicas principales: los sistemas de energía basados en el carbono, el hidrógeno, las energías renovables, y la electroquímica y las redes eléctricas. Todos los esfuerzos de investigación están dirigidos al desarrollo de tecnologías de avanzada que reduzcan de manera significativa las emisiones de gases de efecto invernadero. El tamaño de cada sector de categoría de investigación representa el volumen acumulado de financiación que ha recibido.

Oilfield Review SPRING 14GCEP Fig. 1ORSPRNG 14 GCEP 1

Tecnologías avanzadasde carbón

Combustión avanzada

Impactos del hidrógeno

Almacenamientode hidrógeno

Biohidrógeno

Bioenergía

Separación solar del agua

Otros procesos deconversión solar

Energía solar fotovoltaica

Captación de CO2Celdas de combustiblede avanzada

Electrocatálisis

Control de redes

Almacenamiento en red

Evaluación integrada

Análisis de sistemas

Investigación exploratoria

Investigación bajo el régimen de gastos compartidos

Almacenamiento de CO2 Baterías de transporte

Energías renovablesOtros

Sistemas de energíabasados en el carbono

Electroquímica yredes eléctricasHidrógeno

Volumen 26, no.1 55

la demanda de energía en rápido crecimiento, de las economías en desarrollo.1 Líderes guberna-mentales, corporativos y académicos abogaron por un incremento de las inversiones en actividades de investigación y desarrollo a largo plazo enfocadas en todas las formas de suministro energético, incluidas las tecnologías de energía con bajas emi-siones de carbono, que pudieran ser escaladas rápidamente para satisfacer la demanda global.2

Para hacer frente al desafío, la Universidad de Stanford en California, EUA —junto con los auspi-ciantes corporativos constituyentes ExxonMobil, General Electric (GE), Schlumberger y Toyota Motor Corporation— lanzó el Proyecto Clima Global y Energía (GCEP). Se trataba de un nuevo tipo de asociación entre la industria y los expertos académicos, que apalancaría sus fortalezas colec-tivas en materia de investigación y tecnología para promover nuevos enfoques con respecto a la ener-gía limpia y accesible.3 En el momento del lanza-miento del GCEP en el año 2002, los cuatro auspiciantes corporativos en conjunto destinaron al programa un total de USD 225 millones por el

término de diez años. Actualmente, ExxonMobil, GE y Schlumberger siguen brindando su apoyo junto con los nuevos patrocinadores DuPont y el Banco de América. En virtud del acuerdo GCEP, los auspiciantes corporativos reciben licencias no exclusivas por las nuevas tecnologías desarro-lladas a través del programa. De particular valor y beneficio para los patrocinadores, ha sido el desarrollo de una rica comunidad académica que continúa atrayendo una masa de estudiantes de primer nivel hacia la adopción de carreras rela-cionadas con la energía; específicamente hacia la ciencia y la tecnología y en un sentido más amplio hacia los negocios, las ciencias del comporta-miento y la formulación de normativas.

Desde hace mucho tiempo, las universidades actúan como centros de innovación que fomen-tan la investigación fundamental enfocada en la ciencia y la ingeniería. Innumerables tecnologías han llegado al mercado desde los laboratorios uni-versitarios, sobre todo en el ámbito electrónico e informático (IT). La Universidad de Stanford, situada en medio del Valle del Silicio, ha dado ori-

gen a algunas de las compañías de alta tecnología más importantes del mundo. Hewlett-Packard, Sun Microsystems, Google, Cisco Systems y Yahoo! se encuentran entre las numerosas compañías con raíces en Stanford.

Durante más de una década, el programa GCEP ha financiado propuestas que las fuentes de financiación tradicionales podrían considerar demasiado riesgosas, pero que poseen el poten-cial para transformar los sistemas de generación de energía de todo el mundo y reducir el calenta-miento global. Los líderes del programa GCEP sostienen que un portafolio de investigación de alto riesgo debe ser intensamente diversificado (página anterior). En términos financieros, este enfoque es equivalente al de la asignación diver-sificada, según el cual un inversor realiza múlti-ples inversiones para obtener un alto retorno. Este enfoque es quizá la mejor estrategia para abordar el cambio climático global porque es improbable que una sola tecnología resuelva un desafío de tal magnitud.

6 Oilfield Review

Desde sus orígenes, el programa GCEP ha financiado más de 80 proyectos innovadores en Stanford y en otras instituciones de todo el mundo, desde las tecnologías nanoescalares que lograron mejorar significativamente la duración de las baterías hasta las fábricas de células microbianas que convierten la electricidad limpia en metano [CH4] y desde la utilización de la fotosíntesis para la generación de hidrógeno hasta las técnicas para el almacenamiento geológico permanente del dióxido de carbono [CO2]. Además, el pro-grama sustenta la ejecución de análisis y evalua-ciones de tecnologías energéticas y del impacto del consumo de energía en el medio ambiente, y es sede de un simposio anual, celebrado por pri-mera vez en 2005, en el que los científicos que reciben fondos del GCEP dan a conocer sus últimos hallazgos.4 Los simposios incluyen una serie de charlas relacionadas con el proyecto Energy 101 que introducen la ciencia básica de muchas de las áreas de investigación. Los informes técnicos anuales, las charlas de la iniciativa Energy 101 y otros informes y videos se encuentran disponibles en la biblioteca técnica de acceso continuo del programa GCEP, que es una fuente de informa-ción valiosa relacionada con los temas cubiertos por las actividades de investigación del GCEP.5

El programa GCEP continúa financiando el desarrollo de tecnologías con horizontes de tiempo de varias décadas, que son típicos de los nuevos sistemas energéticos. A diferencia de la industria de IT, en la que la penetración de los productos de software en el mercado puede producirse en

cuestión de meses, las nuevas tecnologías energéti-cas normalmente requieren un volumen considera-ble de inversiones financieras y en investigación y a menudo tienen que superar los sistemas conven-cionales o adaptarse a los mismos. Por ejemplo, las centrales eléctricas operadas a carbón se construyen en base al supuesto de que perdura-rán más de 30 años. A pesar de la extensión del horizonte de tiempo, las actividades de investiga-ción patrocinadas por el programa GCEP han generado compañías subsidiarias y han estimu-lado el otorgamiento de nuevas colaboraciones multimillonarias en el Departamento de Energía de EUA y otras instituciones.

Antecedentes del proyectoLa misión principal del programa GCEP, que se mantiene inalterada desde sus comienzos, es el financiamiento de la investigación enfocada en tecnologías potencialmente escalables —adap-tables, expansibles y mejorables— que propor-cionarán una oferta de energía abundante y accesible, y a la vez reducirán el grave riesgo del cambio climático.6

Los científicos de Schlumberger comenzaron a identificar el cambio climático como un significa-tivo desafío global a fines de la década de 1990 y se lanzaron a la búsqueda de colaboradores en el ámbito académico para abordar el problema.7 En el año 2001, los ejecutivos de Schlumberger se reunie-ron con profesores clave de la Universidad de Stanford, que además habían contratado represen-tantes de ExxonMobil para la adopción de un

nuevo enfoque con respecto a la investigación energética basada en las universidades. En un principio, los representantes de Schlumberger se enfocaron en el almacenamiento y la captación del carbono (CCS) para reducir el incremento de las concentraciones de gases de efecto invernadero (GHG) en la atmósfera, pero las conversaciones con el cuerpo docente de Stanford y los ejecutivos de ExxonMobil pronto fueron más allá del CCS. Otras dos compañías involucradas en el sector ener-gético —GE y Toyota— se unieron a Schlumberger y a ExxonMobil ofreciendo su apoyo para ayudar a establecer el nuevo Proyecto Clima Global y Energía. Actualmente, ExxonMobil, GE y Schlumberger con-tinúan patrocinando el programa GCEP. En 2011, DuPont se incorporó a la asociación, pero Toyota se retiró al año siguiente. En 2013, el Banco de América se convirtió en un nuevo auspiciante industrial del GCEP.8

La combinación de la experiencia práctica de los auspiciantes con los conocimientos técnicos especiales de Stanford y otras instituciones aca-démicas ha permitido que el programa GCEP identifique numerosas vías de investigación inte-resantes, instruyendo al mismo tiempo a la próxima generación de formadores de opinión en el ámbito energético.

Desde sus orígenes, el GCEP ha asignado más de USD 130 millones a actividades de investigación que involucran a más de 160 investigadores princi-pales integrantes del cuerpo docente y 700 gra-duados e investigadores posdoctorales de más de 40 instituciones de investigación. En el año 2009, Stanford creó el Instituto Precourt para la Energía como organización coordinadora para el GCEP y otros programas de investigación enfocados en la energía.9

En los primeros años, el portafolio del GCEP se centró en los análisis de sistemas, las tecnolo-gías de combustión, el combustible hidrógeno, el CCS y las celdas de combustibles. Con el tiempo, a través de una serie de talleres sobre la energía y aportes creativos de los profesores y los auspician-tes de la Universidad de Stanford, el portafolio de investigación se expandió para incluir 18 catego-rías agrupadas en cuatro áreas: sistemas de ener-gía basados en el carbono, hidrógeno, energías renovables, y electroquímica y las redes eléctricas. En los últimos años, las actividades de investiga-ción del GCEP avanzaron para incluir la nanotec-nología, la conversión electroquímica y la catálisis diseñada para mejorar las tecnologías fotovoltaica y de almacenamiento. Además, el proyecto finan-cia actividades de investigación exploratoria que prueban la factibilidad de ideas nuevas y prome-tedoras aún en estado embrionario.

> Tasa de emisiones de CO2 por fuente. Las emisiones globales totales de CO2 provenientes de los combustibles fósiles y la producción de cemento totalizaron 9,7 miles de millones de toneladas métri-cas [11 mil millones de toneladas estadounidenses] de carbono (Gt C) por año en 2012, lo que implicó un incremento de 3,8 veces con respecto al año 1960. En 2012, el porcentaje de emisiones globales de CO2 provenientes del carbón, el petróleo, el gas natural y la producción de cemento fue del 43%, 33%, 19% y 5%, respectivamente. (Datos del Proyecto Mundial sobre el Carbono, referencia 11.)

Oilfield Review SPRING 14GCEP Fig. 2ORSPRNG 14 GCEP 2

Año

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

01960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

Emis

ione

s de

CO 2,

Gt C

/año

Total

PetróleoGas natural

Carbón

Producciónde cemento

Volumen 26, no.1 7

Si bien el portafolio de investigación se ha modificado en respuesta a las nuevas oportunida-des y prioridades, la visión original del GCEP se mantiene intacta: financiar potenciales tecnolo-gías innovadoras que sean eficientes, benignas desde el punto de vista ambiental y económica-mente efectivas si se despliegan en gran escala. Este artículo examina en profundidad algunos de los más de 80 proyectos de investigación financia-dos por el GCEP desde el año 2002.

Sistemas de energía a partir del carbonoEl crecimiento constante de la demanda energé-tica es impulsado por el desarrollo económico y poblacional mundial. Los combustibles fósiles alimentaron la mayor parte de las actividades humanas desde la revolución industrial y su utili-zación no parece estar declinando al menos en el futuro previsible.10

Las fuentes de energía basadas en combusti-bles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) emi-ten principalmente CO2 y vapor de agua, lo que ha producido la acumulación atmosférica de CO2 a un ritmo acelerado. Según el Proyecto Mundial sobre el Carbono, ese ritmo se incrementó hasta alcanzar alrededor de 9,7 miles de millones de toneladas métricas [11 mil millones de toneladas estadounidenses] de carbono [C] por año en 2012 (página anterior).11 Entre la comunidad científica, existe un consenso creciente acerca de que la con-centración acelerada de CO2 atmosférico, causada por la actividad humana, está contribuyendo al cambio climático. Es probable que el incremento de las temperaturas atmosféricas, uno de los resul-tados del cambio climático, produzca efectos signi-ficativos en el nivel del mar, la cadena trófica marina y la distribución del agua dulce y las tierras arables, situación que afectará a miles de millones de personas en todo el mundo.12

Las actividades de investigación del GCEP enfocadas en la energía generada a partir del car-bono están dirigidas a incrementar la eficiencia de la energía proveniente de los recursos hidrocarbu-ríferos y reducir o eliminar sus emisiones GHG. Por ejemplo, el GCEP financia actividades de investigación centradas en procesos de combus-tión de avanzada que podrían traducirse en técni-cas de quema de combustibles fósiles más limpia; un nuevo motor diésel que no produce hollín sería uno de los resultados de esta investigación.

Otra área de investigación importante es la de CCS. Según el Panel Intergubernamental del Cambio Climático, las centrales de energía eléc-trica son la fuente más grande de emisiones GHG globales.13 Hasta que se desarrollen fuentes de energía alternativas, evitar que esas emisiones lle-

4. “Events,” Universidad de Stanford: Proyecto Clima Global y Energía, http://gcep.stanford.edu/events/symposium/index.html (Se accedió el 4 de febrero de 2014).

5. “Technical Library,” Universidad de Stanford: Proyecto Clima Global y Energía, http://gcep.stanford.edu/learn/index.html (Se accedió el 4 de febrero de 2014).

6. “About Us,” Universidad de Stanford: Noticias sobre el Proyecto Clima Global y Energía, http://gcep.stanford.edu/about/index.html (Se accedió el 4 de febrero de 2014).

7. Cannell et al, referencia 1. 8. “DuPont Joins Stanford’s Global Climate and Energy

Project,” Universidad de Stanford: Noticias sobre el Proyecto Clima Global y Energía (12 de marzo de 2012), http://gcep.stanford.edu/news/dupont.html (Se accedió el 29 de enero de 2014).

Golden M: “Bank of America Joins Stanford’s Global Climate & Energy Project,” Universidad de Stanford: Noticias sobre el Proyecto Clima Global y Energía (9 de octubre de 2013), http://gcep.stanford.edu/news/bofa_pressrelease.html (Se accedió el 29 de enero de 2014).

9. “Stanford Launches $100 Million Initiative to Tackle Energy Issues,” Universidad de Stanford: Informe de Stanford (12 de enero de 2009), http://news.stanford. edu/news/2009/january14/pie-011409.html (Se accedió el 4 de febrero de 2014).

Universidad de Stanford, Instituto Precourt para la Energía, https://energy.stanford.edu/ (Se accedió el 4 de febrero de 2014).

> Carbonatación mineral en diversas escalas. La carbonatación mineral produce magnesita a partir del olivino y la serpentina y es visible en muchas escalas. Una fotografía de la pared de roca brechiforme (extremo superior izquierdo) de la mina Red Mountain de California muestra un nódulo de magnesita (blanco) y la formación de filones entre los fragmentos de peridotita y serpentinita. Un geocientífico sostiene un fragmento de muestra (derecha) de la mina Red Mountain y señala la presencia de fracturas y de filones de magnesita (blanco). En la sección delgada (extremo inferior izquierdo) se observan filones de magnesita y olivino fragmentado y minerales de serpentina. (Fotografías e imagen de la sección delgada, cortesía de Kate Maher, Pablo García del Real y Mark Shwartz, Universidad de Stanford.)

Oilfield Review SPRING 14GCEP Fig. 3ORSPRNG 14 GCEP 3

0 15cm

0 10mm

Magnesita

Magnesita

Serpentinita

Serpentina

Peridotita(principalmente olivino)

Olivino

10. Comisión sobre el Petróleo y el Gas Global, referencia 1.11. “Carbon Budget 2013: An Annual Update of the Global

Carbon Budget and Trends,” Proyecto de Carbono Global, (19 de noviembre de 2013), http://www.globalcarbonproject.org/carbonbudget/ (Se accedió el 14 de diciembre de 2013).

El Proyecto de Carbono Global reporta las emisiones en toneladas métricas de carbono [C]. El carbono y el dióxido de carbono [CO2] tienen un átomo de carbono cada uno. La masa atómica del C es de aproximadamente 12 y la masa molecular del CO2 es de aproximadamente 44. Por consiguiente, para la conversión de toneladas métricas de C a toneladas métricas de CO2, se debe multiplicar por 44/12 o 3,66; por ende, 1 tonelada métrica de C equivale a 3,66 toneladas métricas de CO2.

12. Core Writing Team, Pachauri RK y Reisinger A (eds): Climate Change 2007: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Ginebra, Suiza: IPCC, 2007.

13. “Global Greenhouse Gas Emissions Data,” Agencia de Protección Ambiental de EUA, http://www.epa.gov/climatechange/ghgemissions/global.html (Se accedió el 4 de febrero de 2014).

14. Lackner KS: “Carbonate Chemistry for Sequestering Fossil Carbon,” Annual Review of Energy and the Environment 27 (Noviembre de 2002): 193–232.

Oelkers EH, Gislason SR y Matter J: “Mineral Carbonation of CO2,” Elements 4, no. 5 (Octubre de 2008): 333–337.

guen a la atmósfera es una manera más promisoria de reducir su efecto en el clima. Numerosos grupos de investigación del GCEP están buscando formas

de separar y captar el CO2 proveniente de chime-neas industriales, utilizando membranas y proce-sos de absorción físicos y químicos. Otros grupos están estudiando una diversidad de técnicas para el almacenamiento geológico a largo plazo de las emisiones captadas de CO2.

Retorno del carbono a la Tierra: Un procedi-miento novedoso de almacenamiento geológico del carbono (GCS) es la carbonatación mineral, en la que el CO2 reacciona con los minerales silicatos e hidróxidos, tales como el olivino [Mg2SiO4] y la serpentina [Mg3Si2O5(OH)4], para formar mine-rales carbonatos estables, tales como la magne-sita [MgCO3] (abajo).14 La carbonatación mineral para el almacenamiento de CO2 presentaría nume-

8 Oilfield Review

rosas ventajas con respecto al secuestro de CO2 en acuíferos salinos profundos y otras técnicas GCS. Las reacciones de carbonatación mineral se producen naturalmente y los productos de la reacción son benignos y estables a lo largo del tiempo geológico. Sin embargo, las reacciones

químicas son lentas y deben ser aceleradas para resultar viables para el secuestro de CO2 a escala industrial.15

Un equipo de investigadores de Stanford reci-bió fondos del GCEP para estudiar las reacciones químicas que se producen cuando se inyecta CO2

en minerales silicatos ricos en contenido de magne-sio y calcio presentes en rocas máficas y ultramáfi-cas; basaltos, peridotitas y serpentinitas. El equipo de trabajo está llevando a cabo tanto estudios de campo como estudios de laboratorio para compren-

der la cinética de la formación de la magnesita y la generación de la porosidad y la permeabilidad necesarias para la acumulación de magnesita.16 Las operaciones GCS requerirán la capacidad para mejorar las velocidades de reacción y esti-mulación de las rocas de baja permeabilidad (menos de 10 mD) para proporcionar y minerali-zar volúmenes de CO2 considerables.

El sitio para el estudio GCEP es el distrito minero de Red Mountain, en California, en donde los depósitos de magnesita de calidad mineral se formaron por la mineralización producida en las peridotitas serpentinizadas.17 El sitio Red Mountain, al este del campus de Stanford, contiene más de 20 filones de magnesita fina; los más extensos poseen un espesor de 36 m [120 pies] y una longi-tud de al menos 270 m [890 pies]. En general, son finamente cristalinos y brechiformes, lo que indica que la magnesita se formó rápidamente en un evento violento (izquierda).18 La brechificación indica además que simultáneamente con la forma-ción de magnesita se produjeron procesos de sobrepresión y fracturamiento hidráulico natural.

Para explicar estas observaciones, el grupo de investigación efectuó experimentos de carbonata-ción en el laboratorio y desarrolló modelos geome-cánicos para mezclas fluidas de CO2 y salmuera.19 Los experimentos de laboratorio incluyeron reac-ciones discontinuas de olivino o serpentina, sal-muera, CO2 y compuestos orgánicos, efectuadas en condiciones de temperatura y presión deduci-das de observaciones de campo y análisis isotópi-cos (próxima página).20

Los resultados de laboratorio y las observacio-nes de campo indican que los procesos tectónicos desempeñaron un papel crucial en la generación de las condiciones geológicas que condujeron a la formación de magnesita en la mina. La Falla de

Oilfield Review SPRING 14GCEP Fig. 4ORSPRNG 14 GCEP 4

0 3cm

>Magnesita en la mina Red Mountain. La roca ultramáfica (extremo superior izquierdo, amarillo-verde) contiene un filón de magnesita (blanco). Esta muestra de roca exhibe brechificación, o fragmentación, y las fracturas se encuentran rellenas con magnesita. Los científicos de Stanford (derecha) están extrayendo muestras cerca de un nódulo de magnesita blanca encastrado en una roca ultramáfica verde. Un científico de Stanford (extremo inferior izquierdo, en el fondo) recoge muestras de uno de los filones de magnesita más grandes contenidos en la peridotita de la mina Red Mountain. (Fotografías, cortesía de Pablo García del Real, Universidad de Stanford.)

15. Kelemen PB y Matter J: “In Situ Carbonation of Peridotite for CO2 Storage,” Actas de la Academia Nacional de Ciencias 105, no. 45 (11 de noviembre de 2008):17295–17300.

Kelemen PB, Matter J, Streit EE, Rudge JF, Curry WB y Blusztajn J: “Rates and Mechanisms of Mineral Carbonation in Peridotite: Natural Processes and Recipes for Enhanced, In Situ CO2 Capture and Storage,” Annual Review of Earth and Planetary Sciences 39 (Mayo de 2011): 545–576.

16. Maher K, Bird DK, Brown GE, Rosenbauer RJ, Kharaka Y, Johnson N, García del Real P y Kang S-H: “Reactivity of CO2 in the Subsurface,” Stanford, California, EUA: Proyecto Clima Global y Energía, Informe de Avance del GCEP (2011).

Maher K, Bird DK, Brown GE, Rosenbauer RJ, Kharaka Y, Johnson N, García del Real P, Kang S-H, Nelson J y Thomas D: “Reactivity of CO2 in the Subsurface,” Stanford, California: Proyecto Clima Global y Energía, Informe de Avance del GCEP (2012).

Maher K, Bird DK, Brown GE, Rosenbauer RJ, Thomas B, Johnson N, García del Real P, Kang S-H, Nelson JM, Nielsen LC y Thomas D: “Reactivity of CO2 in the Subsurface,” Stanford, California: Proyecto Clima Global y Energía, Informe de Avance del GCEP (2013).

17. La peridotita es una roca ultramáfica compuesta por más de 40% de olivino [(Mg,Fe)2SiO4] y menos de 10% de plagioclasa [NaAlSi3O8–CaAl2Si2O8]. La serpentina [(Mg,Fe)3Si2O5(OH)4] es un producto de la hidratación del olivino.

18. La brechificación se refiere a la rotura, trituración y fragmentación de las rocas. El resultado es la formación de una brecha, que es una roca clástica compuesta por fragmentos de roca rotos y angulares de grano grueso encastrados en una matriz que es un cemento mineral o bien un material clástico de grano más fino.

19. El CO2 es un fluido supercrítico a presiones de más de 7,36 MPa [1 070 psi] y temperaturas superiores a 304°K [30,9°C, 87,5°F]. Para obtener más información, consulte: Linstrom PJ y Mallard WG (eds): NIST Chemistry WebBook. NIST Standard Reference Database Number 69, http://webbook.nist.gov (Se accedió el 18 de diciembre de 2013).

20. Las reacciones consideradas fueron las siguientes: olivino + CO2 → magnesita + sílice amorfo Mg2SiO4 + 2 CO2 → 2 MgCO3 + SiO2

serpentina + CO2 → magnesita + sílice amorfo + agua Mg3Si2O5(OH)4 + 3 CO2 → 3 MgCO3 + 2 SiO2 + 2 H2O.

21. Dickinson W: “Overview: Tectonic Implications of Cenozoic Volcanism in Coastal California,” Geological Society of America Bulletin 109, no. 8 (Agosto de 1997): 936–954.

Atwater T y Stock J: “Pacific-North America Plate Tectonics of the Neogene Southwestern United States: An Update,” International Geology Review 40, no. 5 (1998): 375–402.

22. Shwartz M: “GCEP Scientists Probe Abandoned Mine for Clues About Permanent CO2 Sequestration,” Universidad de Stanford: Noticias sobre el Proyecto Clima Global y Energía (10 de diciembre de 2013), http://gcep.stanford.edu/news/abandonedmine.html (Se accedió el 24 de enero de 2014).

23. Logan BE, Call D, Cheng S, Hamelers HVM, Sleutels THJA, Jeremiasse AW y Rozendal RA: “Microbial Electrolysis Cells for High Yield Hydrogen Gas Production from Organic Matter,” Environmental Science & Technology 42, no. 23 (1º de diciembre de 2008): 8630–8640.

Cheng S, Xing D, Call DF y Logan BE: “Direct Biological Conversion of Electrical Current into Methane by Electromethanogenesis,” Environmental Science & Technology 43, no. 10 (15 de mayo de 2009): 3953–3958.

Volumen 26, no.1 9

San Andrés, en California, se encuentra a menos de 64 km [40 mi] al oeste de Red Mountain. La falla se formó hace unos 29 millones de años y generó una ventana astenosférica (slab window), o un gran boquete, en la Placa de Farallón, una antigua placa tectónica oceánica que subductó en direc-ción hacia el este por debajo de la Placa Norteame-ricana.21 La configuración tectónica de la transi-ción de la zona de subducción de la Placa de Farallón al sistema de fallas de transformación de San Andrés generó una ventana astenosférica de adelgazamiento cortical y una corriente ascendente de la astensofera caliente. Esta confi-guración produjo un alto grado de magmatismo y flujo de calor que aún persiste en nuestros días; la geología volcánica y la actividad geotérmica del Condado de Sonoma, en California, al norte de San Francisco, están relacionadas con el calor proveniente de la ventana astenosférica.

Después de la formación de la ventana aste-nosférica, el calor se elevó hacia la superficie e incrementó la temperatura del agua y del CO2

líquido entrampado en las rocas ultramáficas. La temperatura más elevada puede haber provo-cado el incremento del volumen del fluido, gene-rando presión suficiente para fracturar la roca hospedadora ultramáfica verde y permitir la for-mación de filones de magnesita blanca a partir de los fluidos ricos en Mg y CO2.

Los investigadores de Stanford llevaron a cabo un análisis isotópico de las muestras de magnesita recolectadas en la mina. Los resulta-dos del análisis indican que cuando se abrió la Falla de San Andrés, se formó magnesita a 1 km [0,6 mi] por debajo de la superficie a medida que las temperaturas se elevaron de 12°C [54°F] a 30°C [86°F]. En teoría, el conocimiento de que es posible que se produzca carbonatación a tempera-turas casi ambiente brinda confiabilidad a los investigadores en la posibilidad de secuestrar CO2 atmosférico mediante su conversión en magnesita pura. No obstante, el equipo del programa GCEP aún debe reproducir este proceso en el laboratorio. Finalmente, para garantizar el éxito de la técnica de carbonatación mineral, los científicos también tendrán que hallar una forma de lograr que la roca ultramáfica se vuelva permeable.22

Sistemas de energía renovableLa energía renovable, tal como la biomasa, la ener-gía solar y la energía eólica, es un recurso práctica-mente ilimitado con consecuencias ambientales mínimas. En el programa GCEP, el enfoque de la investigación en el ámbito de la energía renova-ble se centra en la bioenergía y la energía solar.

En el área de la bioenergía, los investigadores del GCEP están desarrollando nuevos métodos

para generar electricidad a partir de bacterias pro-ductoras de metano, denominadas metanogenes.23 Otros investigadores están tratando de hallar nue-vos métodos de conversión del material vegetal, o biomasa, en combustibles neutros en carbono.

Manipulación de la lignina para los biocom-bustibles: Uno de los equipos del programa GCEP está centrando su atención en especies vegetales, tales como el pasto silvestre y el álamo, que pue-den cultivarse en terrenos de menor calidad con

> Aparato y datos de un experimento de carbonatación. Los científicos utilizan el aparato hidrotérmico (extremo superior izquierdo y derecho) para estudiar las reacciones discontinuas del olivino o la serpentina, la salmuera, el CO2 y los compuestos orgánicos. El dispositivo está compuesto por una manga de oro plegable (con un volumen de aproximadamente 210 mL [13 pulgadas3]) provista de un tubo de salida capilar de titanio revestido en oro de pequeño diámetro (2,3 mm) y una válvula de muestreo que permite a los científicos muestrear los fluidos y los gases durante el desarrollo de un experimento. La temperatura (T ) y la presión de confinamiento (P ) dentro del recipiente de presión se miden a través del orificio de la termocupla y la línea de fluido presurizado. La gráfica (extremo inferior ) de la concentración de magnesio [Mg] en función del tiempo muestra los resultados seleccionados para la reacción del olivino [Mg2SiO4] con el CO2 y con el CO2 más los compuestos orgánicos para producir magnesita [MgCO3] a 60°C [140°F] y 8 MPa [1 160 psi]. En comparación con los experimentos que utilizan CO2 solamente (círculos abiertos), la velocidad de disolución del olivino y la conversión en magnesita se mejoran (círculos sólidos) en presencia de compuestos orgánicos (el ácido salicílico y el tirón, que es la sal disódica del ácido 4,5-dihidroxibenceno, 1,3-disulfónico) que forman complejos o estructuras de coordinación con el Mg y el silicio [Si] (datos no mostrados); las curvas rojas y azules corresponden a condiciones experimentales en las cuales las relaciones fluido-sólido son de 20:1 y 50:1, respectivamente. Las regiones sombreadas indican cuándo la solución se satura con Mg y cuándo la MgCO3 comienza a precipitar; la precipitación se inicia antes, en presencia de compuestos orgánicos. (Ilustración, fotografía y gráfica de datos, cortesía de Kate Maher, Universidad de Stanford.)

Oilfield Review SPRING 14GCEP Fig. 5ORSPRNG 14 GCEP 5

Válvula demuestreo

Línea de fluido presurizado

Tubo capilar de titanio revestido en oro

Manga de oro plegable de 210 mL

Fluido de confinamiento dentro del recipiente de presión

Tiempo, días

Conc

entra

ción

de

mag

nesi

o, m

ol/m

3 CO2 + 10 mol/m3 de ácido salicílico

CO2 + 100 mol/m3 de tirón

Relación fluido-sólido= 20:1

Relaciónfluido-sólido= 50:1

CO2 solamente

CO2 solamente

T: 60°CP: 8 MPa

00

50

100

150

200

250

10 20 30 40

Precipitación de la magnesita (MgCO3)mejorada con compuestos orgánicos

50

Orificio determocupla

Cabezal delrecipientede presión

Recipientede presión

5 cm2 in.

10 Oilfield Review

menos agua y menos fertilizantes que los que se necesitan para los cultivos convencionales, tales como los cereales y la caña de azúcar.

Las paredes celulares de las plantas contie-nen grandes cantidades de celulosa; cadenas de moléculas de azúcar que pueden ser fermentadas para convertirse en etanol y otros biocombusti-bles a base de alcohol. El descubrimiento de una forma ambientalmente benigna de liberar el azú-car de la materia prima celulósica constituye un desafío significativo.

La celulosa se encuentra contenida en un polímero similar al cemento denominado lignina, un componente de las paredes celulares de las plantas que les confiere la resistencia estructural. La lignina representa entre el 20% y el 35% de la biomasa lignocelulósica. La liberación del azúcar de la pared celular es un proceso con gran con-sumo de energía que requiere sustancias quími-cas fuertes para la extracción de la lignina.

Desde el año 2008, el programa GCEP ha propor-cionado fondos a un grupo internacional de científi-cos del Vlaams Instituut voor Biotechnologie (Instituto Flamenco de Biotecnología) depen-diente de la Universidad de Gante en Bélgica; la Universidad de Dundee y el Instituto James Hutton de Dundee, en Escocia; y la Universidad de Wisconsin–Madison, en EUA. El objetivo de la investigación es modificar la estructura de la lig-

nina y a la vez mantener sus características bene-ficiosas para el desarrollo vegetal. El objetivo a largo plazo es modificar la lignina para la simpli-ficación del procesamiento destinado a facilitar la conversión de celulosa en alcohol.

En el año 2013, el equipo del GCEP descubrió una enzima en la ruta biosintética de la lignina, denominada caffeoyl shikimate esterase (CSE), que afecta la eficiencia de la producción de azúcares fermentables a partir de la biomasa. Los científicos sometieron a pruebas dos plantas genéticamente modificadas, una mutación de tipo knockdown de cse-1 y una mutación de tipo knockout de cse-2.24 Estas mutaciones redujeron el contenido de lignina de las plantas, lo que demostró que la mutación produce una enzima con un rol central en la biosín-tesis de la lignina. En estas mutaciones, la altera-ción de la función del gen CSE dio como resultado una planta más pequeña con un 36% menos de lig-nina por gramo de material de tallo en compara-ción con las plantas silvestres de control.25 Además, hizo que la lignina redujera su adherencia similar a la del cemento en la celulosa, lo que se tradujo en un incremento en más de cuatro veces de la conversión de la celulosa en glucosa, que pasó del 18% al 78% (arriba).26 Este incremento sustancial de la liberación de la glucosa no requirió trata-miento químico alguno previo de las paredes celulares.

Es probable que la manipulación del gen CSE demuestre ser una estrategia valiosa para modifi-car los cultivos de biomasa para aplicaciones indus-triales, tales como los biocombustibles y la pasta de madera para la producción de papel. Por ejemplo, los genetistas podrían llegar a seleccionar determi-nadas poblaciones silvestres y cultivadas de cultivos energéticos celulósicos —tales como los álamos, los eucaliptos y el pasto silvestre— para la obtención de genes mutados o no funcionales relacionados con el gen CSE que faciliten la conversión de la bio-masa en combustibles líquidos. Alternativamente, los científicos podrían modificar el gen CSE para reducir la cantidad de lignina presente en las pare-des celulares de estos cultivos.

Una alternativa con respecto a los biocombus-tibles consiste en utilizar la fuente principal de energía renovable, que es la radiación solar. Existen actividades de investigación en curso, patrocinadas por el programa GCEP, para desa-rrollar celdas solares más baratas y más eficien-tes y nuevas tecnologías que aprovechen tanto el calor como la luz del Sol en un solo dispositivo.

Energía fotovoltaica solar: El aprovecha-miento del Sol: Todos los días, la superficie terrestre recibe unos 100 × 1020 joules (J) de radiación solar. En términos de energía, esto equivale a aproxima-damente 240 W/m2, o unos 17 100 kW/persona.27 Esta cifra es más que suficiente para alimentar

> Conversión de la celulosa en glucosa. La reducción de la efectividad del gen CSE involucrado en la elaboración de la lignina de la planta a través de la mutación knockdown cse-1 (izquierda, verde) y de la mutación knockout cse-2 (rojo) se traduce en un incremento de la conversión de la celulosa en glucosa, respecto de las plantas silvestres de control (negro). Los puntos de medición son valores promedio y las barras verticales de error asociadas indican el error estándar de la media. La planta mutante cse-1 con mutación knockdown (derecha, segunda desde la izquierda) no muestra una reducción del crecimiento en comparación con las plantas silvestres normales (Control) porque la expresión del gen CSE ha sido reducida pero no eliminada. La planta mutante cse-2 con mutación knockout (centro) exhibe un crecimiento reducido porque la expresión del gen CSE ha sido eliminada. Las dos plantas de la derecha (cse-2 CSE) son las plantas mutantes cse-2 que han sido recuperadas mediante la reintroducción de una copia normal del gen CSE, que elabora una enzima CSE funcional y restituye nuevamente el crecimiento a la planta. (Gráfica de datos adaptada de Vanholme et al, referencia 26. Fotografía, cortesía de Claire Halpin, Universidad de Dundee.)

Oilfield Review SPRING 14GCEP Fig. 6ORSPRNG 14 GCEP 6

Tiempo, h

Planta silvestre de control para cse-1

Planta silvestre de control para cse-2 cse-2

cse-1

00 10 20 30 40 50

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Conv

ersi

ón d

e la

cel

ulos

a en

glu

cosa

, %

Control cse-1 cse-2 cse-2 CSE

Volumen 26, no.1 11

las economías mundiales. De acuerdo con la Administración de Información Energética (EIA) de EUA, y el Banco Mundial, los requerimientos energéticos de todo el mundo oscilan entre menos de 1 kW/persona, en los países económicamente subdesarrollados, y aproximadamente 10 kW/per-sona en los Estados Unidos.28

Para resultar útil como fuente de energía, la energía solar debe ser convertida y —si es necesa-rio— almacenada y luego recuperarse a un costo que resulte competitivo con el de los combustibles fósiles. Hoy, la tecnología solar más utilizada es el arreglo fotovoltaico (PV), o celda solar, que con-vierte la luz solar en electricidad sin combustión. La energía solar de las celdas PV es renovable y limpia y no produce emisión alguna de GHGs.

La mayoría de las celdas solares se fabrican con silicio [Si], un semiconductor.29 Cuando la luz solar da contra la celda, los fotones de ciertas lon-gitudes de onda son absorbidos y esto hace que los electrones de los átomos de Si se energicen y se liberen de sus enlaces. Los electrones liberados dejan huecos cargados positivamente que luego son ocupados por otros electrones liberados. El movimiento de los electrones entre un hueco y otro genera una corriente eléctrica que puede ser utilizada de inmediato o almacenarse en baterías u otras tecnologías.

Para que un electrón sea liberado, tiene que sal-tar de la banda de valencia de baja energía del cris-tal de Si a la banda de conducción de alta energía. Entre las dos bandas existe una región denomi-nada banda prohibida, brecha de bandas o brecha energética, en la que no hay electrones presentes. Los electrones pueden saltar desde la banda de valencia a la banda de conducción, a través de la brecha de bandas, mediante la absorción de la energía proveniente del calor o la luz.

Las celdas solares convencionales absorben la radiación electromagnética, o fotones, del espectro solar (arriba a la derecha). Los fotones con energía por debajo de la brecha de bandas no

son suficientemente energéticos para liberar electrones de Si, en tanto que los fotones por encima de dicha banda proporcionan demasiada energía, que luego se pierde en forma de calor. Los fotones infrarrojos cercanos (IR cercanos) son los más eficientes en la estimulación de los electrones para que salten a través de la brecha

de bandas y generen una corriente, a la vez que se minimizan las pérdidas de calor excesivas.

El programa GCEP ha destinado fondos a varios grupos de investigación para que investiguen nue-vas formas de utilizar una mayor parte del espectro solar e incrementar la eficiencia de la conversión fotovoltaica de la luz solar en electricidad.

> Espectro de radiación solar. La gráfica muestra la irradiancia espectral —la potencia recibida por unidad de área por longitud de onda— para la radiación solar que cae en el tope de la atmósfera terrestre (gris) y la superficie terrestre (negro). Aproximadamente un 30% de la radiación solar se vuelve a reflejar en el espacio. Las longitudes de onda de la radiación de la luz visible (espectro cromático) varían entre 380 y 750 nm. El rango para la radiación ultravioleta (violeta) abarca desde 10 hasta 380 nm y el de la radiación infrarroja (IR) (rojo), desde 750 hasta 1 millón de nm [750 nm a 1 mm]. El rango IR posee subdivisiones. La subdivisión IR cercana es la más cercana a la luz visible y oscila entre 750 y 1 400 nm. La longitud de onda, la frecuencia y la energía fotónica de la radiación solar (ejes horizontales) se interrelacionan a través de dos constantes físicas universales: la velocidad de la luz y la constante de Planck. La frecuencia es la velocidad de la luz dividida por la longitud de onda y la energía fotónica es la frecuencia multiplicada por la constante de Planck.

Oilfield Review SPRING 14GCEP Fig. 7ORSPRNG 14 GCEP 7

380250

Longitud de onda, nm

Ultravioleta10 a 380 nm

Visible380 a 750 nm

Infrarrojo 750 nm a 1 mm

Infrarrojo cercano750 a 1 400 nm

Frecuencia, THz1 200 600 400789 300 200 150 120

4,96 2,48 1,653,26 1,24 0,83 0,62 0,50

Energía fotónica, eV

Tope de la atmósfera

Superficie del terreno

Irrad

ianc

ia e

spec

tral,

W/m

2 /nm

0

0,5

1,5

2,5

1,0

2,0

500 1 000750 1 500 2 000 2 500

24. Una mutación knockdown es una mutación en la cual la expresión del gen apuntado se reduce —el gen conserva la función pero no es tan activo como el normal— de un modo similar a la reducción del volumen de un televisor, por ejemplo. En una mutación knockout, el gen apuntado se vuelve completamente afuncional ya que es desactivado; la planta se comporta como si el gen no estuviera allí. En nuestro caso, en la mutante cse-1 con mutación knockdown, el gen CSE conserva cierta función pero reducida de manera considerable respecto del gen normal, en tanto que en la mutante cse-2 con mutación knockout, el gen CSE se desactiva completamente.

25. El término “tipo silvestre” se refiere a una especie que es normal en comparación con una forma modificada o mutante de esa misma especie. El concepto de “normal” es relativo y no significa estrictamente “silvestre” porque es importante comparar cada especie mutante con la misma especie sin esa mutación. Diversas especies podrían ser del tipo silvestre en situaciones diferentes, pero no ser en sí una especie silvestre.

26. Vanholme R, Cesarino I, Rataj K, Xiao Y, Sundin L, Goeminne G, Kim H, Cross J, Morreel K, Araujo P, Welsh L, Haustraete J, McClellan C, Vanholme B, Ralph J, Simpson GG, Halpin C y Boerjan W: “Caffeoyl Shikimate Esterase (CSE) Is an Enzyme in the Lignin Biosynthetic Pathway in Arabidopsis,” Science 341, no. 6150 (6 de septiembre de 2013): 1103–1106.

27. Estos valores pueden ser estimados después de asumir un albedo —coeficiente de reflexión— en el que el 30% de la radiación solar incidente es reflejada por las nubes y la superficie terrestre, la superficie terrestre es de 5,1 × 1014 m2 [5,5 × 1015 pies2] y la población mundial es de aproximadamente 7 000 millones de habitantes.

Para obtener más información sobre los factores físicos del clima, consulte: Peixoto JP y Oort AH: “Physics of Climate,” Reviews of Modern Physics 56, no. 3 (Julio de 1984): 365–429.

Peixoto JP y Oort AH: Physics of Climate. New York City: Springer-Verlag, 1992.

28. La EIA de Estados Unidos reporta el consumo de energía en millones de unidades térmicas británicas (MMBtu); 1 MMBtu equivale a 1 055 056 kJ.

Para obtener más información sobre las estadísticas energéticas internacionales, consulte: “International Energy Statistics,” US EIA, http://www.eia.gov/cfapps/ipdbproject/iedindex3.cfm?tid=44&pid= 45&aid=2&cid=regions&syid=2008&eyid=2012&unit= QBTU (Se accedió el 26 de febrero de 2014).

El Banco Mundial reporta el consumo de energía en kg de petróleo equivalente (koe); 1 koe equivale a 41 868 kJ. Para obtener más información sobre el consumo energético, consulte: “Energy Use (kg of Oil Equivalent Per Capita),” The World Bank, http://data.worldbank. org/indicator/EG.USE.PCAP.KG.OE (Se accedió el 26 de febrero de 2014).

29. Semiconductor es un material cuya conductividad eléctrica es intermedia entre la de un conductor eléctrico y un aislante eléctrico. Los semiconductores se utilizan como materiales base para los componentes electrónicos.

12 Oilfield Review

Un grupo de Stanford está investigando una técnica denominada conversión ascendente, que convierte los fotones por debajo de la brecha de bandas en fotones con energía suficiente para inducir a los electrones a que pasen a la banda de conducción.30 Para facilitar el proceso de conver-sión ascendente, los científicos fijan un electrodo especial en la parte posterior de una celda solar (arriba).31 Los fotones por debajo de la brecha de bandas, que normalmente atraviesan la celda, son absorbidos por el electrodo y convertidos de manera ascendente en un número más pequeño de fotones por encima de la brecha de bandas, que se re-emiten a la celda. El equipo de Stanford se está centrando en la conversión ascendente de electro-

30. Briggs JA, Atre AC y Dionne JA: “Narrow-Bandwidth Solar Upconversion: Case Studies of Existing Systems and Generalized Fundamental Limits,” Journal of Applied Physics 113, no. 12 (28 de marzo de 2013): 124509-1–124509-5.

31. Dionne J, Salleo A y Wu D: “Upconverting Electrodes for Improved Solar Energy Conversion,” Stanford, California: Proyecto Clima Global y Energía, Informe de Avance del GCEP (22 de abril de 2012).

Dionne J, Salleo A, Wu D, Wisser M y Garcia A: “Upconverting Electrodes for Improved Solar Energy

dos hechos con nanopartículas de fluoruro de sodio e itrio [NaYF4] dopadas con iones de iterbio [Yb3+] y erbio [Er3+]. Estos nuevos electrodos son eficien-tes para la conversión ascendente de los fotones por debajo de la brecha de bandas en fotones por encima de la brecha de bandas. Los resultados iniciales del proceso de conversión ascendente son prometedores; los electrodos híbridos cons-truidos con nanocables (NWs) de plata [Ag] pul-verizados y nanopartículas dopadas de NaYF4 alcanzaron eficiencias de conversión ascendente entre cuatro y cinco veces superiores a las de los electrodos sin tratar.

Otro grupo del programa GCEP de Stanford y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, EUA,

está investigando la conversión de energía termofo-tovoltaica (TPV) de la energía solar. El método TPV busca incrementar la eficiencia de las celdas sola-res mediante la absorción del espectro de energía de banda ancha de la luz solar. Para estimular la conversión TPV, se coloca un elemento recep-tor-emisor entre el Sol y la celda solar (próxima página, arriba). El receptor absorbe la radiación solar y se calienta, convirtiendo la radiación del Sol en energía interna. Esa energía es re-emitida como luz IR cercana que puede ser absorbida por una celda PV estándar y luego se convierte en electricidad.

La eficiencia del método TPV se incrementa con la temperatura. No obstante, la falla de los

Conversion,” Stanford, California: Proyecto Clima Global y Energía, Informe de Avance del GCEP (29 de abril de 2013).

32. Arpin KA, Losego MD, Cloud AN, Ning H, Mallek J, Sergeant NP, Zhu L, Yu Z, Kalanyan B, Parsons GN, Girolami GS, Abelson JR, Fan S y Braun PV: “Three-Dimensional Self-Assembled Photonic Crystals with High Temperature Stability for Thermal Emission Modification,” Nature Communications 4, artículo 2630 (16 de octubre de 2013).

33. Ramuz MP, Vosgueritchian M, Wei P, Wang C, Gao Y, Wu Y, Chen Y y Bao Z: “Evaluation of Solution-Processable

Carbon-Based Electrodes for All-Carbon Solar Cells,” ACS Nano 6, no. 11 (27 de noviembre de 2012): 10384–10395.

34. Para obtener más información sobre las nanopartículas y las nanoestructuras, consulte: Barron AR, Tour JM, Busnaina AA, Jung YJ, Somu S, Kanj MY, Potter D, Resasco D y Ullo J: “Objetos grandes en paquetes pequeños,” Oilfield Review 22, no. 3 (Marzo de 2011): 50–51.

35. Kroto HW, Heath JR, O’Brien SC, Curl RF y Smalley RE: “C60: Buckminsterfullerene,” Nature 318, no. 6042 (14 de noviembre de 1985): 162–163.

> Celda fotovoltaica de conversión ascendente. Un equipo de Stanford propuso una celda fotovoltaica (izquierda) para convertir los fotones por debajo de la brecha de bandas en fotones de banda de conducción o, por encima de la brecha de bandas, en fotones que pueden ser convertidos en energía utilizable. El electrodo híbrido de conversión ascendente (azul) está hecho con nanocables (NW) de plata [Ag] mejorados con nanopartículas dopadas. La celda solar (rosado) absorbe fácilmente los fotones de energía de la banda de conducción (flecha azul descendente). Los fotones por debajo de brecha de bandas (flecha roja descendente) atraviesan la celda solar y el electrodo de conversión ascendente transforma sus energías en energías que pueden ser absorbidas por la celda solar (flecha azul ascendente). Las imágenes (derecha) obtenidas con un microscopio electrónico de barrido (SEM) muestran los NWs de Ag (líneas rectas) con nanopartículas de óxido de cinc [ZnO] (gránulos) con baja resolución (extremo inferior derecho) y alta resolución (extremo superior derecho). (Imágenes SEM, cortesía de Jennifer Dionne y Di Meng Wu de la Universidad de Stanford.)

Oilfield Review SPRING 14GCEP Fig. 8ORSPRNG 14 GCEP 8

Celda solar

Electrodo deconversión ascendente

Contacto transparente

Radiación solar

2 µm

500 nm

Volumen 26, no.1 13

> Celda termofotovoltaica (TPV). Un equipo del programa GCEP está investigando la conversión TPV de la energía solar. La celda TPV propuesta (extremo superior ) consiste en un receptor (gris), un emisor (canela) y una celda fotovoltaica (PV) (plateado). El receptor absorbe el espectro total de radiación solar de banda ancha. El par receptor-emisor se calienta hasta aproximadamente 1 500°K [1 230°C, 2 240°F]. Luego, el emisor emite radiación IR cercana hacia la celda PV, que se encuentra a temperatura ambiente o aproximadamente 300°K [27°C, 80°F]. La gráfica esquemática de absortividad versus longitud de onda (extremo inferior izquierdo) muestra el espectro de luz solar (verde) que llega al receptor, y la fracción (marrón) de cada longitud de onda absorbida por el mismo. La gráfica de emisividad versus longitud de onda (extremo inferior derecho) muestra la fracción de cada longitud de onda emitida (rojo) por el emisor; la emisividad varía en la banda IR cercana entre 0,7 y 1,3 μm aproximadamente. La línea negra de guiones en 1,2 μm aproximadamente indica el nivel de energía de la brecha de bandas de la celda PV de alrededor de 1 eV. La energía fotónica es inversamente proporcional a la longitud de onda; las longitudes de onda 1, 2 y 3 μm equivalen a energías fotónicas de 1,24, 0,62 y 0,41 eV, respectivamente.

Oilfield Review SPRING 14GCEP Fig. 9ORSPRNG 14 GCEP 9

Longitud de onda, µm

Abso

rtivi

dad

00

0,5

1,0

1 2 3

Longitud de onda, µm

Emisor

~1 500°K ~300°K

Espectro totalde radiación solar

Radiación infrarroja cercana

Receptor

Emis

ivid

ad

00

0,5

1,0

1 2 3

Celda PV

> Formas de nanomateriales de carbono. Los científicos de Stanford están investigando celdas solares fabricadas exclusivamente con materiales a base de carbono, tales como las láminas de grafeno, los nanotubos de carbono y las buckybolas.

Oilfield Review SPRING 14GCEP Fig. 10ORSPRNG 14 GCEP 10

Lámina de grafeno

Buckybolas

Nanotubo de carbono

emisores a una temperatura de más de 1 000°C [1 800°F] constituye una deficiencia porque la radiación solar entrante puede calentarlos hasta temperaturas aún más elevadas. Con el apoyo del programa GCEP, el grupo de Stanford-Illinois desarrolló un emisor de tungsteno revestido de cerámica que se mantiene estable hasta una tem-peratura de 1 400°C [2 500°F].32 El tungsteno por sí solo no puede subsistir a temperaturas de más de 1 000°C. Pero el nuevo emisor posee una nano-capa de cerámica de dióxido de hafnio [HfO2] sobre el tungsteno y es económico, lo que mejora la factibilidad del método TPV.

Para procesar el silicio para las celdas solares convencionales, la energía y la infraestructura requeridas para elaborar los cristales que son altamente puros y libres de defectos son costosas. Diversos equipos de investigación del programa GCEP están buscando formas de fabricar celdas PV con materiales que no sean silicio, tales como plástico y carbono. Estos materiales son atracti-vos porque abundan y resultan compatibles con las técnicas de procesamiento industrial rápido.

Un grupo del programa GCEP de Stanford cons-truyó la primera celda solar de trabajo en la que todos los componentes están hechos de carbono.33 En vez de utilizar metales conductores como la plata y el óxido de estaño e indio para los electro-dos, el grupo utilizó nanotubos de carbono (CNT) de pared simple para el cátodo y grafeno —lámi-nas de carbono de espesor atómico— para el ánodo (abajo).34 La capa activa de la celda se hizo con CNTs y buckminsterfullerenos [C60], buckybo-las o fubolenos, que son moléculas con forma de balón de fútbol con un diámetro de aproximada-mente un nanómetro, constituidas por 60 átomos de carbono.35 La celda solar prototipo enteramente de carbono absorbió la luz IR cercana pero con

14 Oilfield Review

una eficiencia de laboratorio menor al 1% (abajo). Para incrementar la eficiencia de la celda, el equipo de trabajo está investigando otros mate-riales de carbono que puedan absorber un mayor ancho de banda de luz.36

Almacenamiento en redes y bateríasLos recursos de energía renovable, tales como la energía solar y eólica, son intermitentes. Si se pre-tende integrar efectivamente estas tecnologías en la red eléctrica, será necesario contar con sistemas de almacenamiento en gran escala que suminis-tren el excedente de energía cuando la demanda sea alta, pero la luz solar y el viento escasean.

> Inmunidad a la fragmentación de los nanocables durante el funcionamiento cíclico de la batería. Durante los ciclos reiterados de carga y descarga —litiación y deslitiación— de las baterías de iones de litio, se producen cambios de volumen del 400% en el Si. Dado que el cambio de volumen no es reversible, las películas de Si (extremo superior) y las partículas (segundo lugar contado desde arriba) tienden a pulverizarse durante el funcionamiento cíclico. Por el contrario, los NWs (segundo lugar contado desde abajo) desarrollados directamente en el colector de corriente (sustrato gris) no se pulverizan ni se rompen en partículas más pequeñas luego del funcionamiento cíclico; las esferas amarillas de los NWs son nanopartículas hechas de metales tales como oro, titanio o níquel. Los nanocables proporcionan una superficie extensa y una distancia corta para la difusión del Li, además de vías de transporte continuas para los electrones (extremo inferior, flecha rosada). Estos factores se traducen en un incremento de la potencia de la batería. Además, los NWs facilitan la relajación volumétrica de las tensiones (flecha verde de dos puntas) —la capacidad para incrementarse o reducirse en volumen sin que se produzcan fallas mecánicas— y el control de la interfaz (azul) durante el funcionamiento cíclico, lo que produce un incremento de la vida cíclica de la batería. (Adaptado de Chan et al, referencia 40.)

Oilfield Review SPRING 14GCEP Fig. 12ORSPRNG 14 GCEP 12

Sustrato inicial

Película

Partículas

Nanocables

Transporte eficientede electrones 1D

Relajación fácil de tensiones

Después del funcionamiento cíclico

Con el auspicio del programa GCEP, los científi-cos han comenzado a investigar diversas tecnolo-gías de almacenamiento prometedoras.

Es preciso contar con nuevas tecnologías de baterías para satisfacer las necesidades de almace-namiento de energía de la vida moderna. Pero los requerimientos técnicos varían según la aplicación. Para los vehículos y los dispositivos electrónicos, las baterías deben tener alta energía específica y alta densidad de energía para alivianar el trans-porte y la portabilidad.

Por otra parte, el almacenamiento de energía para la red eléctrica requiere baterías capaces de equilibrar la carga y compensar las fallas de red temporarias. Además del bajo costo y la durabili-dad, las baterías de escala de red necesitan tener una vida cíclica larga y alta potencia de salida.37

Pero un análisis reciente, a cargo de los investi-gadores del programa GCEP de Stanford, reveló que la cantidad de recursos en combustibles fósi-

les y otros tipos de energía necesarios para produ-cir baterías y otras tecnologías de almacenamiento en redes podría contradecir algunas de las venta-jas ambientales resultantes de la instalación de los nuevos parques solares y eólicos.38

El equipo de Stanford calculó el costo, en térmi-nos de energía, para proporcionar almacenamiento en las redes eléctricas futuras que sean alimenta-das intensamente con recursos renovables. Los resultados indicaron que el almacenamiento en redes puede ser costoso en energía, y que muchas tecnologías electroquímicas, tales como las bate-rías de plomo-ácido y de iones de litio (Li-ion), requerirán más energía para su producción y man-tenimiento que otras tecnologías de almacena-miento, tales como la energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo y los sistemas de almacenamiento de energía por medio de aire com-primido. Según los investigadores, una solución es el incremento de la vida cíclica de las baterías.

> Componentes de las celdas solares hechas completamente de carbono. Las celdas solares hechas completamente de carbono pueden ser diseñadas con arquitecturas verticales (extremo superior ) u horizontales (no mostradas). El ánodo (gris), que descansa sobre un sustrato (negro), es transparente y se compone de nanotubos de carbono (CNT) o de grafeno. La capa de absorción (verde) consiste en CNTs semiconductores de pared simple y absorbe la radiación solar. La radiación genera excitones, que son pares de electrones y huecos cargados positivamente. Estos excitones se separan en huecos y elec- trones en la interfaz existente entre la capa de absorción y la capa de aceptación (canela), que está hecha de buckybolas de 6 átomos de carbono [C60] o de 70 átomos de carbono [C70]. Algunos excitones también se forman en el C60, especialmente en presencia de C70. Los electrones generados pasan de los CNTs a las buckybolas, en tanto que los huecos permanecen en los CNTs. Los electrones fluyen hacia el cátodo de carbono (azul claro). Una celda solar de pared simple hecha completamente de carbono (extremo inferior ) es del tamaño de la uña del pulgar o de alrededor de 1 cm [0,4 pulgadas] de ancho. (Fotografía, cortesía de Zhenan Bao, Michael Vosgueritchian y Mark Shwartz de la Universidad de Stanford.)

Oilfield Review SPRING 14GCEP Fig. 11ORSPRNG 14 GCEP 11

Sustrato

Cátodo

Aceptor

Absorbedor

Ánodo

Volumen 26, no.1 15

> Polímero autorreparador (SHP). Los comportamientos de las micropartículas de silicio (SiMP, extremo superior ) con revestimientos convencionales y las SiMPs revestidas con SHP-CB (centro) difieren a lo largo de los numerosos ciclos de carga y descarga —litiación y deslitiación— de las baterías. Los electrodos hechos con SiMPs convencionales fallan porque el aglomerante de las partículas y el polímero puede agrietarse durante el funcionamiento cíclico, lo que provoca la pérdida del contacto eléctrico. Los electrodos producidos a partir de SiMPs revestidas con SHP-CB mantienen el contacto eléctrico entre las partículas rotas durante el funcionamiento cíclico. El aglomerante SHP-CB no presenta grietas debido a su composición química autorreparadora y su capacidad de estiramiento. Cuando se carga una batería, y su electrodo negativo se encuentra en su estado litiado, en el revestimiento de SHP-CB aparecen grietas (extremo inferior izquierdo, líneas numeradas). Cinco horas después de descargarse la batería y luego de producirse la deslitiación del electrodo negativo, las grietas más pequeñas ya se han reparado (extremo inferior derecho, líneas numeradas). (Ilustración e imágenes SEM, cortesía de Chao Wang, Yi Cui y Zhenan Bao de la Universidad de Stanford.)

Oilfield Review SPRING 14GCEP Fig. 13ORSPRNG 14 GCEP 13

Litiación Deslitiación

Micropartículas de silicio con revestimiento de negro de humo + autorreparador (SHP-CB)

Micropartículas de silicio con revestimientos convencionales (SiMP)

2 µm

1

23

4 2 µm

1

2 3

4

El programa GCEP ha patrocinado varios pro-yectos de investigación que utilizan novedosos materiales y técnicas de nanoingeniería para mejorar la vida cíclica, la densidad de energía y la naturaleza robusta de las baterías.39

Baterías avanzadas de iones de litio: Las bate-rías convencionales de iones de litio poseen tres componentes: electrodos positivos producidos a partir de óxidos metálicos tales como el óxido de cobalto de litio [LiCoO2]; electrodos negativos hechos de grafito, una forma del carbono [C]; y un solvente orgánico como electrolito. En la reacción química que alimenta la batería, el litio se ioniza durante el ciclo de carga. No obstante, los electro-dos hechos de carbono y LiCoO2 no pueden aceptar altas concentraciones de iones de litio. Por consi-guiente, la capacidad de carga de las baterías de iones de litio convencionales es limitada.

Los investigadores están considerando la pro-ducción de baterías de iones de litio alternativas con electrodos hechos de Si que admitan concen-traciones más elevadas de iones de litio que los electrodos de carbono. Los investigadores de

Stanford están estudiando formas de combatir el daño producido en los electrodos a base de Si por la inserción y la extracción del Li. Las áreas de investigación incluyen nuevos diseños de nanoes-tructuras de Si, la incorporación de un hidrogel polimérico conductor de la electricidad en el electrodo a base de Si y el desarrollo de electro-dos autorreparadores.

Un equipo del Departamento de Ciencias de Materiales e Ingeniería de Stanford investigó los NWs de Si y germanio [Ge] como material base. Los electrodos de Si convencionales se fabrican a partir de partículas o películas delgadas. Durante el ciclo de carga, el electrodo experimenta una expansión de su volumen del 400%, lo que pro-voca su fractura y fragmentación (página ante-rior, a la derecha). El equipo de trabajo descubrió que los NWs poseen espacios entre ellos que per-miten que el electrodo se expanda y se contraiga sin romperse en pedazos, lo que se traduce en un ciclo de vida largo de la batería.40

Los materiales autorreparadores constituyen otro enfoque para incrementar la longevidad de las

baterías recargables de iones de litio. Un equipo de Stanford revistió micropartículas de silicio (SiMP) con un polímero autorreparador (SHP) blando y adaptable. El SHP se estira a medida que las SiMPs se expanden durante la litiación y se contrae durante la deslitiación. Para asegurar que exista suficiente conducción electrónica en el electrodo, los investigadores crearon un com-puesto de nanopartículas de negro de humo (CB) conductivo y SHP. Si se producen grietas en el revestimiento del compuesto, el SHP se autorre-para, lo que garantiza que los fragmentos de SiMP se mantengan intactos a lo largo de muchos ciclos de batería. Además, el compuesto SHP-CB mantiene su conductividad eléctrica durante los ciclos de expansión y contracción. En las prue-bas, y en comparación con los electrodos de avan-zada hechos de SiMPs, los electrodos SHP-CB lograron reiteradamente un incremento en orden de magnitud de la vida cíclica y conservaron una alta carga eléctrica (de hasta 3 000 amperios-hora por kilogramo). La estabilidad de la batería fue el resultado de la capacidad de autorreparación de los electrodos (izquierda).41

36. Shwartz M: “GCEP Scientists Build the First All-Carbon Solar Cell,” Universidad de Stanford: Noticias sobre el Proyecto Clima Global y Energía (31 de octubre de 2012), http://gcep.stanford.edu/news/all-carbonsolarcell.html (Se accedió el 24 de enero de 2014).

37. La vida cíclica se refiere al número de ciclos de carga y descarga que tienen lugar antes de que la batería necesite ser reemplazada; las baterías de iones de litio de los teléfonos celulares duran aproximadamente 500 ciclos o unos 2 años.

El régimen de descarga se refiere al tiempo que le lleva a una batería descargarse completamente.

La densidad de energía se refiere a la energía por unidad de volumen de la batería; las unidades SI típicas son el joule/litro [J/L] y el vatio-hora/litro [W.h/L].

La energía específica se refiere a la energía por unidad de masa de la batería; las unidades SI típicas son el joule/kilogramo [J/kg] o el vatio-hora/kilogramo [W.h/kg].

38. Barnhart CJ y Benson SM: “On the Importance of Reducing the Energetic and Material Demands of Electrical Energy Storage,” Energy & Environmental Science 6, no. 4 (1º de abril de 2013): 1083–1092.

Barnhart CJ, Dale M, Brandt AR y Benson SM: “The Energetic Implications of Curtailing Versus Storing Solar- and Wind-Generated Electricity,” Energy Environmental Science 6, no. 10 (1º de octubre de 2013): 2804–2810.

39. Shwartz M: “Calculating the Energetic Cost of Grid-Scale Storage,” Universidad de Stanford: Noticias sobre el Proyecto Clima Global y Energía (5 de marzo de 2013), http://gcep.stanford.edu/news/gridstoragecosts.html (Se accedió el 4 de febrero de 2014).

40. Chan CK, Peng H, Liu G, McIlwrath K, Zhang XF, Huggins RA y Cui Y: “High-Performance Lithium Battery Anodes Using Silicon Nanowires,” Nature Nanotechnology 3, no. 1 (Enero de 2008): 31–35.

Wu H y Cui Y: “Designing Nanostructured Si Anodes for High Energy Lithium Ion Batteries,” Nano Today 7, no. 5 (Octubre de 2012): 414–429.

41. Wang C, Wu H, Chen Z, McDowell MT, Cui Y y Bao Z: “Self-Healing Chemistry Enables the Stable Operation of Silicon Microparticle Anodes for High-Energy Lithium-Ion Batteries,” Nature Chemistry 5, no. 12 (Diciembre de 2013): 1042–1048.

16 Oilfield Review

Otro equipo de Stanford está investigando nanomateriales con estructuras cristalinas simi-lares a la del azul de Prusia (PB), un pigmento utilizado para teñir blue jeans.42 La estructura cristalina del PB posee una simetría cúbica que forma cuadrados suficientemente grandes para permitir la intercalación, o la inserción, de iones grandes con poca distorsión (arriba). La interca-lación de cationes divalentes en vez de monova-lentes, tales como el Li+, es de utilidad para las baterías, porque proporciona el doble del almace-namiento de carga de los cationes monovalentes por punto de intercalación. En un experimento, el equipo de Stanford sometió a pruebas electrodos negativos hechos de hexacianoferrato de níquel [C6FeN6Ni], cuya estructura cristalina es similar a

la del PB. Los resultados indicaron que los electro-dos de C6FeN6Ni pueden ser intercalados con cationes divalentes —específicamente con magne-sio [Mg2+], calcio [Ca2+], estroncio [Sr2+] y bario [Ba2+]— con frecuencias de ciclo altas (5 ciclos/h) para lograr vidas cíclicas prolongadas (2 000 ciclos) con poca distorsión de la estructura cristalina (1%) y una eficiencia energética de ida y vuelta variable entre el 79% y el 93% por ciclo.43

Los resultados de estos esfuerzos de investiga-ción patrocinados por el programa GCEP para diseñar baterías de larga duración y alta densidad de energía resultan promisorios. Sin embargo, para ser ampliamente adoptadas, estas tecnologías deberán ser escalables, económicamente efectivas y adaptables para la manufactura industrial.

La promesa del mañanaLa asociación inicial entre la industria y los expertos académicos, que constituye la base del programa GCEP, ha incentivado y acelerado la ejecución de nuevas actividades de investigación cuyo avance habría resultado lento de no existir el programa. Muchos de los descubrimientos y tecnologías desarrollados a través del auspicio del programa GCEP se han convertido en progra-mas de investigación a gran escala en otras insti-tuciones líderes de EUA.

Los proyectos patrocinados por el programa GCEP también han contribuido a la creación de cuatro centros importantes de investigación energética financiados por el Departamento de

> Estructura cristalina cúbica abierta del azul de Prusia (PB). La estructura cristalina del PB (izquierda) es un entramado reticulado cúbico abierto. El entramado es posible debido a la presencia de ligandos de carbono (negro)-nitrógeno (azules pequeños) de triple enlace, que expanden la estructura y permiten la incorporación de cationes intersticiales monovalentes y divalentes y de moléculas pequeñas en los sitios A (rojo transparente). Los sitios P (azules grandes) y R (marrones) se encuentran ocupados por cationes de metales de transición, tales como el hierro, el cobre y el níquel. A la derecha, se muestra un montículo de polvo PB. (Modelo de estructura cristalina, cortesía de Yi Cui de la Universidad de Stanford.)

Oilfield Review SPRING 14GCEP Fig. 14ORSPRNG 14 GCEP 14

Sitio R

Sitio P

Sitio A

NitrógenoCarbono

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Energía (DOE) de EUA, incluidos el Centro Conjunto para la Fotosíntesis Artificial en Pasadena y Berkeley, California, un programa con un presupuesto de USD 122 millones dedi-cado al desarrollo de tecnología de combustibles solares artificiales; y el Consorcio Fotovoltaico del Área de la Bahía en California, una iniciativa financiada por la industria con un presupuesto de USD 25 millones para reducir de manera signifi-cativa el costo de instalación de los sistemas foto-voltaicos a escala comercial.

En el año 2002, el GCEP era una de las pocas instituciones del mundo dedicadas exclusivamente

a la financiación de actividades de investigación energética de alto riesgo (arriba). Cinco años des-pués, el Congreso de EUA estableció el programa Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Energía (ARPA-E) dependiente del DOE, con un presupuesto de USD 400 millones, para financiar tecnologías energéticas similares de alto potencial y alto impacto, consideradas dema-siado riesgosas para inversionistas exclusiva-mente privados.

Para las compañías patrocinadoras, el pro-grama GCEP sigue siendo una inversión impor-tante para el futuro. Los patrocinadores conservan los derechos de licencia por las tecnologías finan-ciadas por el programa GCEP que algún día podrían hallar aplicaciones nuevas y únicas. Por ejemplo, las baterías livianas con una vida cíclica larga y alta densidad de energía o las celdas PV de alta eficien-cia con alta potencia de salida pueden ser incorpo-radas en los sistemas de campo de Schlumberger.

> Dirección de la investigación. El programa GCEP (izquierda) financia actividades de investigación fundamental que abren nuevas direcciones técnicas para la energía con bajas emisiones de carbono. La demostración exitosa de las ideas se traduce en programas complementarios de investigación y desarrollo (R&D) y los programas R&D exitosos se convierten finalmente en productos y sistemas energéticos disponibles para los consumidores.

Oilfield Review SPRING 14GCEP Fig. 15ORSPRNG 14 GCEP 15

Público generalPaíses en desarrolloFuerzas ArmadasOtros

ElectricidadVehículos

Biocombustibles

Plantas de manufactura

GobiernoCompañíasemergentes apoyadas en tecnologíaColaboracionesinternacionalesIndustria

Almacenamientode carbono

Energía solarBioenergíaTransporteRedes eléctricas

Investigaciónfundamental

Nuevasdirecciones

técnicas

Programascomplementariosde investigación

y desarrollo

Productos y sistemas

energéticosConsumidores

Energías renovablesOtros

Sistemas de energíabasados en el carbono

Electroquímica yredes eléctricasHidrógeno

Dichas tecnologías podrían reducir el costo y la infraestructura requeridos para los despliegues en el campo en el largo plazo.

Desde sus comienzos, el programa GCEP ha incentivado la colaboración a nivel interdiscipli-nario, interinstitucional e internacional entre numerosos científicos. Además, a lo largo de los años, cientos de estudiantes universitarios, gra-duados e investigadores post-doctorales han par-ticipado en proyectos patrocinados por el programa GCEP o han asistido a cursos inspira-dos en proyectos GCEP. Los estudiantes de hoy se convertirán en los formadores de opinión —cien-tíficos, ingenieros y responsables de la formula-ción de políticas— del mañana en el ámbito energético. Y su contribución para la creación de una comunidad internacional de investigadores energéticos será quizá el legado más perdurable del programa GCEP. —RCNH

42. Buser HJ, Schwarzenbach D, Petter W y Ludi A: “The Crystal Structure of Prussian Blue: Fe4[Fe(CN)6]3·xH2O,” Inorganic Chemistry 16, no. 11 (1º de noviembre de 1977): 2704–2710.

43. Wang RY, Wessells CD, Huggins RA y Cui Y: “Highly Reversible Open Framework Nanoscale Electrodes for Divalent Ion Batteries,” Nano Letters 13, no. 11 (13 de noviembre de 2013): 5748–5752.