Posiblemente, no exista mejor forma de quitar el hipo que rebuscar entre los cajones y ver a cuánto asciende nuestra última factura de la luz. De los retos que la sociedad tendrá que afrontar en las próximas décadas, posiblemente, entre los más importantes se encuentren obtener energía de forma barata, sin dañar el medioambiente y, además, poder almacenarla para ser usada cuando la necesitemos. Cada día, desde que el Sol despunta en el horizonte hasta que se despide en los últimos ecos de la tarde, recibimos una cantidad enorme de energía en forma de luz, gran parte de la cual no somos capaces de aprovechar. En este sentido, hay que reconocer que las plantas nos llevan la delantera, pues son capaces de vivir utilizando la luz solar y la energía que contiene para fabricar su alimento.

Precisamente fue esta capacidad de las plantas la que cautivó a Giacomo Ciamician, químico italiano que nació en 1857. Se doctoró en 1887 en la Universidad de Giessen y trabajó con otro de los químicos italianos más celebres del momento, Stanislao Canizzaro, antes de convertirse en 1889 en profesor de la Universidad de Bolonia, donde permanecería hasta su muerte en 1922.

Como investigador, Ciamician fue el primer químico en realizar un estudio sistemático sobre cómo las moléculas, especialmente las moléculas orgánicas, pueden transformarse y dar lugar a nuevos productos gracias a la acción de la luz. En definitiva, conseguir reacciones químicas en donde la luz fuera usada como un reactivo. Realmente el efecto de la luz sobre determinadas sustancias ya había sido observado tiempo antes, especialmente sobre las sales de plata. Precisamente estas sales, que se oscurecen cuando son iluminadas, fueron las que se emplearon para realizar las primeras fotografías en blanco y negro.

Las plantas nos llevan la delantera, pues son capaces de vivir utilizando la luz solar y la energía que contiene para fabricar su alimento.

En la segunda mitad del siglo XIX, la química todavía se estaba desarrollando como disciplina. Por ejemplo, hubo que esperar hasta 1889 para que van’t Hoff y Arrhenius propusieran una ecuación que justificara la razón por la que la velocidad de las reacciones químicas es mayor cuando se incrementa la temperatura. Las reacciones químicas no son algo tan sencillo como mezclar dos sustancias y dejar que se transformen en los productos. Para ello es necesario que las moléculas superen una barrera de energía. Podemos entenderlo mejor si pensamos en que somos unos reactivos que estamos en una ciudad como Segovia y para reaccionar y transformarnos en productos tenemos que ir caminando a Madrid. Si vamos en línea recta, entre medias de estas dos ciudades nos encontraremos con una barrera como es la Sierra de Guadarrama, que solo superaremos si hemos comido bien antes de ponernos en ruta y tenemos energía suficiente para escalar la montaña. ¿Cuál es la forma típica de aportar la energía necesaria y conseguir que las moléculas superen esa barrera? Calentar el recipiente donde se produce la reacción e incrementar la temperatura.

Sin embargo, Ciamician se dio cuenta de que se podían producir algunas de estas reacciones si, en vez de calentar, la energía se aportaba en forma de luz. Y lo que es más interesante, se podían obtener productos totalmente diferentes a los que se producían cuando se calentaba la reacción. En nuestro viaje entre Segovia y Madrid esto ocurriría cuando, al llegar a la cima de la montaña, cambiáramos de planes y nos dirigiésemos a alguno de los pueblos serranos de la zona, en vez de continuar hasta la ciudad. Además, en algunas ocasiones las reacciones químicas no se pueden realizar porque la barrera a superar es tan elevada que se debería incrementar mucho la temperatura, por lo que los reactivos podrían degradarse antes de formar el producto deseado. Sin embargo, aportando la energía en forma de luz, que no implica calentar el matraz de reacción, se abre la puerta a que ocurra la reacción sin la degradación previa del reactivo. En cualquier caso, la luz demostró ser capaz de inducir cambios en la materia de una forma controlada, y a la parte de la química encargada de estudiar dichos cambios se la denominó fotoquímica.

Uno de los principales problemas a los que se tuvo que enfrentar Ciamician en su investigación fue conseguir, precisamente, una fuente de luz de las características adecuadas para inducir los cambios en las moléculas. Pero, al igual que sus admiradas plantas, encontró que la luz solar cumplía con esos requisitos. Por ello se puso a trabajar e inundó la terraza y el tejado de la Universidad de Bolonia con matraces llenos de diferentes compuestos, que dejaba bajo la luz del Sol para estudiar los cambios que se producían. De este modo, podría pensarse que un tanto precario, es como Ciamician cimentó los pilares de la fotoquímica. 

Pero Ciamician no solo fue capaz de construir una nueva rama de la química, sino que también fue un visionario capaz de detectar tanto los problemas a los que se enfrentaría la sociedad en un futuro como las posibles soluciones. En el VIII Congreso de Química Aplicada, celebrado en Nueva York en 1912, Ciamician manifestó que «la civilización moderna es hija del carbón (…), y al igual que el mítico oro del Rhin, es la principal fuente de energía y bienestar. La Tierra todavía conserva enormes cantidades de carbón, pero este es un bien que terminará por agotarse». Ante esta realidad Ciamician visionó ciudades industriales de las que no saldría humo de las chimeneas de las fábricas, sino que estarían formadas por edificios de cristal en cuyo interior se obtendría energía gracias a los procesos que las plantas habían conservado en secreto durante milenios. De este modo, «si en un futuro lejano las reservas de carbón se agotasen, la civilización no lo notaría, pues la vida y la civilización continuarían mientras el Sol siguiese brillando». Es cierto que el carbón ha sido desplazado por el petróleo como fuente principal de energía actualmente, aunque los problemas apuntados por Ciamician siguen siendo igualmente válidos con este combustible fósil. Lo que está claro es que las palabras de Ciamician fueron la primera piedra para el desarrollo de los paneles fotovoltaicos y la energía fotovoltaica que hoy conocemos. Sin embargo, todavía queda mucho camino por recorrer y, como se comentó al principio del artículo, obtener este tipo de energía de una forma barata es un reto al que hay que dar solución, aunque cuando se consiga habrá que buscar otra alternativa a la factura de la luz para quitar el hipo.   

Fuentes

—Ciamician, G. 1912. The photochemistry of the future. Science 36: 385-394.
—Gruppo per la storia dell’energia solare (PDF)