El uso de MXenes, nanomateriales bidimensionales con alta estabilidad y resistencia, permite desarrollar recubrimientos más duraderos que protegen infraestructuras en condiciones extremas y mejoran el rendimiento de tecnologías solares.
María José Aragonés G. | Periodista Dirección General de Investigación, Innovación y Emprendimiento
A medida que la matriz energética avanza hacia sistemas más sustentables, surgen nuevos desafíos asociados a la generación y almacenamiento de energía, especialmente en tecnologías que operan en condiciones extremas, como plantas solares o geotérmicas. En estos entornos, la exposición a altas temperaturas, polvo y radiación intensifica los procesos de corrosión en los materiales, convirtiéndolos en uno de los principales obstáculos para mejorar la eficiencia de estos sistemas y poniendo en riesgo incluso su funcionamiento ante eventuales filtraciones.
Este desafío es el que ha asumido la Dra. Fabiola Pineda, nueva académica del Departamento de Física USM, quien lidera una nueva línea de investigación centrada en el desarrollo de nuevos nanomateriales capaces de proteger componentes utilizados en sistemas de energía solar. Estas plantas utilizan sales fundidas a altas temperaturas para almacenar energía, lo que genera corrosión en tanques y tuberías, reduciendo la eficiencia del sistema y aumentando los costos de mantenimiento.
Es aquí donde aparecen los MXenes, nanomateriales bidimensionales conocidos como materiales tipo MAX-phase, compuestos que combinan propiedades metálicas y cerámicas, como alta conductividad, estabilidad química y resistencia mecánica. Estos materiales podrían utilizarse como recubrimientos protectores sobre metales utilizadas en los sistemas de almacenamiento térmico de las plantas solares.
Así lo explica la Dra. Pineda recalcando que “la particularidad de utilizar nanomateriales es que una vez que reducimos el tamaño de ciertos elementos podemos ver resultados de formas más eficientes, rápidas y menos costosas. Nosotros particularmente estamos trabajando con MXenes, materiales 2D, que permiten formar una unión mucho más intensa con distintos sustratos metálicos o líquidos con efectos a largo plazo como lo necesitan estas plantas solares”.
Planta solar Cerro Dominador: investigación aplicada
La planta termosolar Cerro Dominador, ubicada en el desierto de Atacama, es un proyecto clave para el desarrollo de la energía solar en Chile. Sin embargo, por problemas de corrosión en sus tanques de almacenamiento han mantenido su producción paralizada durante los últimos dos años, con expectativas de retomar su operación hacia fines de 2025.
Precisamente este es el escenario que podría revertir la investigación de la Dra. Pineda, quien actualmente cuenta con financiamientos de proyectos Fondecyt Regular 2024, como co-investigadora y Exploración 2024 como directora, con su dupla Andreas Rosenkranz de la Universidad de Chile. En este contexto, la Dra. Pineda aborda el problema desde dos enfoques complementarios: por una parte, busca optimizar las sales fundidas utilizadas en los sistemas de almacenamiento para reducir su carácter corrosivo y mejorar sus propiedades térmicas; y por otra, desarrolla nuevos recubrimientos para los tanques, orientados a aumentar su resistencia y durabilidad frente a estas condiciones extremas.
La investigación en torno a estos nanomateriales es incipiente y muy prometedora debido a su amplio potencial de aplicaciones que trascienden el ámbito energético e industrial. Gracias a su estructura con propiedades únicas, estos materiales también están siendo explorados en áreas como la medicina, por ejemplo, en tratamientos contra el cáncer. “Esta familia de materiales tiene muchísimas aplicaciones, dada la particularidad de estas nanopartículas, que no se aglomeran como otras, les permite mantenerse estables en distintas soluciones por más tiempo. Hay mucho por descubrir todavía, y el creciente interés científico en este campo así lo demuestra”, explica la Dra. Pineda.
Para ello, el equipo combina experimentos de laboratorio, técnicas avanzadas de caracterización de materiales y simulaciones computacionales a nivel atómico, lo que permite comprender en detalle cómo interactúan los materiales con las sales fundidas y cómo se desarrollan los procesos de corrosión.
Observatorio de salares: trabajo transdisciplinar con foco en el medioambiental
El trabajo transdisciplinar ha caracterizado la investigación de Pineda, quien es licenciada en Química y Doctora en Ciencia de Materiales, desafío que la ha llevado a trabajar con diversos profesionales siempre desde el estudio de materiales derivando en proyectos con foco en la protección del medioambiente. Actualmente es investigadora principal del proyecto Anillo de ANID “Observatorio de sistema salinos del Desierto de Atacama y Los Andes”, albergado por la Universidad Mayor en conjunto con otras universidades nacionales e internacionales, cuyo objetivo es estudiar los salares del norte de Chile como un sistema interconectado clave para la regulación hídrica del desierto de Atacama. A través del análisis de cerca de 70 salares, la iniciativa busca comprender su funcionamiento, diversidad y características ambientales, generando información estratégica que permita su clasificación y aporte a la toma de decisiones en el marco de la Estrategia Nacional del Litio.
“En los salares necesitamos responder preguntas clave: cuánta agua se está evaporando, qué tipo de iones están presentes o cómo varía la salinidad. Para eso se requieren materiales robustos capaces de resistir ambientes extremos. Mi aporte en el proyecto ha sido justamente diseñar sensores basados en nanomateriales que permitan medir variables como la salinidad, las precipitaciones y la dinámica del agua en estos sistemas en estos climas extremos”, zanja la docente, quien además es investigadora asociada del SERC Chile.
