domingo, 30 de marzo de 2008

Edison, fluorescentes, LEDs y OLEDs

Suele decir en sus múltiples charlas el más ilustre de mis amigos que los avances recientes de nuestra civilización pueden resumirse en tres palabras cortitas, átomo, gen y bit. Y puede que esté en lo cierto porque, con ellas, no hace más que mentar a la madre del cordero. Pero bajo la piel tenue de estos hallazgos primigenios ha habido desarrollos mucho más específicos que han tenido un impacto notable (y muchas veces un tanto olvidado) en nuestra civilización. La humilde bombilla de 40, 60 o 100 vatios que ponemos en nuestros apliques o lámparas es uno de ellos. Para muchos de los humanos que pueblan hoy el mundo nada sería igual sin este invento de los años 70 y 80 del siglo XIX, desarrollado por Thomas Edison y otros muchos competidores que trataron de llevarse al agua el gato de unos pingües beneficios. Como casi todo el mundo sabe, una bombilla no es más que un filamento metálico encerrado en un bulbo de vidrio, filamento que se pone incandescente al paso de la corriente eléctrica y que, como consecuencia de ello, ilumina nuestras vidas. La historia de su desarrollo está magistralmente contada por Oliver Sacks en su libro "El tío Tungsteno" del que hablé ya en otra entrada. Hoy vamos a hacer una especie de entrada-funeral de este genial dispositivo.

Porque, efectivamente, estos bulbos han cambiado el modo de vivir. Nuestras casas son más agradables, nuestras ciudades más seguras, amén de otros múltiples beneficios. Baratos, fáciles de instalar, fabricados en miles de millones de unidades por todo el mundo, nadie parece pensar en su importancia hasta que el filamento se rompe y la bombilla no alumbra. Sin embargo, hay que decir en su contra que entre el 90 y el 95% de la energía empleada en mantener el filamento incandescente se pierde irremisiblemente en forma de calor y sólo el resto se emplea realmente en alumbrarnos. Y hay que tener en cuenta que, en un país desarrollado como los EEUU, el 22% de la demanda total de energía se usa en alumbrado. Y eso, con el follón éste del cambio climático que nos bombardea cada día, hace que la pobre bombilla no pueda entrar en el cajón del desarrollo sostenible. Así que, dicho claramente, la bombilla del Sr. Edison tiene los días contados.

Su competidor más inmediato tiene la forma de las llamadas fluorescentes compactas (CFLs) algunas de cuales veis en la foto adjunta. En ellas, la luz no se produce como resultado de una incandescencia o de un intenso calor, sino como consecuencia de transiciones electrónicas en los gases que llenan los bulbos. En términos de eficacia, en estas lámparas no se pierde más allá de un 20 o 25% de lo que se pierde en las bombillas tradicionales y aunque el precio es bastante más alto, su período de vida media puede llegar a ser diez veces el de una bombilla tradicional. Con lo que la inversión se amortiza fácilmente y así lo han entendido en la siempre "ecológica" California, donde van a regalar un millón de estas lámparas a ciudadanos del área Norte del Estado. Los cálculos indican que el cambio ahorra la energía suficiente como para abastecer a 60.000 hogares durante un año.

No todo es color de rosa, sin embargo, con estas bombillas y algunos grupos ecologistas han denunciado ya el hecho de que en suinterior se encuentran cantidades de mercurio que pueden llegar a los 5 miligramos por cada bulbo por lo que hay que tener cuidado una vez que se rompen. Los fabricantes andan buscando alternativas para disminuir ese efecto consustancial con el propio modo de producir luz en las CFLs.

El siguiente competidor de las bombillas de Edison son los LEDs (Light Emitting Diodes o Diodos Emisores de Luz). Los LEDs están fabricados a base de compuestos químicos un tanto raritos para el gran público (semiconductores) y que emiten luz cuando sus electrones cambian de nivel. Dependiendo del material la luz es diferente. Y así se puede obtener una luz roja al emplear arseniuros de aluminio y galio, pero hay otros compuestos que dan luces azules (nitruro de indio y galio) o verdes como cuando se emplean ciertos derivados de fósforo, galio y aluminio. Hay ya en las tiendas, lámparas y apliques con LEDs que proporcionan luz parecida a la de las bombillas convencionales (quizás con un tono algo más azul), combinando los tres materiales arriba mencionados en proporciones adecuadas. Los LEDs son, por ahora, muy caros pero son más eficientes que los CFLs y pueden durar entre 10 y 15 años. Aunque todavía se encuentran en una fase inicial de su introducción en el mercado, están encontrando por ahora un hueco importante en la iluminación de grandes superficies, garajes, etc. Aprovecho esta pequeña introducción a los LEDs para mostraros uno de ellos funcionando en un vídeo interesantísimo para los que tengais algo que ver con la docencia de la Química. En dicho vídeo se muestra la fabricación de una pila de limón.

La revolución en la iluminación vendrá de la mano de los OLEDs (Organic Light Emitting Diodes). La idea de estos materiales es conseguir polímeros (¡cómo no!) con caracteristica similares a los semiconductores arriba mencionados y que, usados en forma de filmes delgados y flexibles, proporcionen luz. Aunque materiales similares ya se emplean en las pantallas de teléfonos móviles o en los ordenadores portátiles, el objetivo a conseguir se centra ahora en obtener grandes cantidades de esos filmes que puedan usarse como revestimientos de paredes y que proporcionen una intensidad luminosa suficiente a la vez que sean lo bastante duraderos como para ser una alternativa fiable a los CFLs o los LEDs. Hay varios problemas a resolver antes de su eclosión pero, hace solo un par de semanas, el gigante General Electric acaba de anunciar que ya ha conseguido un procedimiento adecuado para fabricar placas flexibles de estas características como quien imprime un periódico. Y, de hecho, esa noticia es la que ha dado pie a este post.

Así que ya teneis más cosas a considerar cuando, como yo hice ayer, vayais a compraros un aplique o una lámpara de mesa o de pie.

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