Gran idea 1: hacer que los aviones sean recargables
Tesla. Prius. Volt. La industria del automóvil está repleta de nuevos diseños radicales que reducen el impacto medioambiental de la conducción. La industria aeronáutica lleva décadas mejorando paulatinamente la eficiencia del combustible, pero está agotando el potencial de los diseños actuales y pronto tendrá que plantearse un replanteamiento igualmente transformador. Y tiene que actuar con rapidez. El transporte aéreo se disparará -más del doble para 2031- a medida que los países en desarrollo sean más prósperos. Este crecimiento podría mermar cualquier otra mejora que hagamos en la limpieza de los coches o las redes de energía.
Hay varias formas de abordar el problema. La NASA se está replanteando el diseño de los aviones patrocinando conceptos sorprendentes como la serie D del MIT, en la que una carrocería de doble cilindro permite montar los motores en la parte trasera y reducir el combustible en un 50%. (Los sistemas de navegación más inteligentes podrían permitir a las aerolíneas realizar rutas de vuelo más cortas y directas. Y los aviones pequeños de corto alcance podrían llegar a ser eléctricos: la empresa eslovena Pipistrel ha desarrollado un avión eléctrico de cuatro plazas, con el doble de kilometraje que un avión similar. «Todas estas tecnologías están convergiendo para producir capacidades que no eran imaginables hace 10 años», dice David Hinton, subdirector de investigación aeronáutica de la NASA. El cielo es el límite. -Clive Thompson
Gran idea 2: alimentar el planeta con micromáquinas
Harry Gray conoce los electrones. En 1982, este químico de Caltech descubrió que los electrones hacen un «túnel» -pasan por largas cadenas de moléculas- a través de las proteínas. Este truco resulta ser el aliento animador de la vida; es la forma en que los seres vivos convierten la energía en algo que pueden utilizar, desde las plantas que encierran la energía de la luz solar en sus células hasta casi todas las formas de vida que queman combustibles como la glucosa para producir energía. Todo ello es posible gracias a unas moléculas híbridas llamadas metaloproteínas, que combinan la flexibilidad de las proteínas para cambiar de forma con la capacidad de los metales para catalizar reacciones químicas.
Cuando Gray lo descubrió, ya estaba interesado en la energía solar. Si se trataba de desarrollar un generador de energía casi infinitamente renovable, se dio cuenta de que podría intentar secuestrar un sistema impulsado por metaloproteínas como la fotosíntesis. Pero no funcionaría. La maquinaria biológica es demasiado frágil e ineficiente, y tiene que resintetizarse cada pocos minutos para que funcione.
Si se quiere una máquina molecular que produzca energía de forma eficiente y fiable, dice Gray, hay que construirla uno mismo. Él y sus colegas prevén baterías a microescala con óxidos metálicos en un extremo y silicio en el otro, construidas como los conjuntos de metaloproteínas de las membranas celulares de las plantas. Los óxidos metálicos absorberían las longitudes de onda azules de la luz solar y utilizarían la energía para dividir el agua de mar en oxígeno y protones, y el silicio absorbería la luz roja y combinaría los protones con los electrones. Esto es muy ingenioso, porque un protón combinado con un electrón es en realidad hidrógeno, que puede utilizarse como combustible. Versión abreviada: hidrógeno libre a partir de la luz solar. «Todo el énfasis de nuestro trabajo es dar con moléculas o materiales que sean muy robustos», dice, «y que duren mucho tiempo en las plantas de combustible solar».
Incluso podría funcionar. Los divisores de agua artificiales ya son 10 veces más eficientes que la fotosíntesis natural, aunque todavía faltan décadas para su ampliación, ya que los investigadores buscan nuevos catalizadores para impulsar la química. (Los metales exóticos que utilizan actualmente son caros y tóxicos.) Aun así, Gray es optimista. «El sistema natural tuvo que construir algo que realmente pudiera vivir», dice. «Todo lo que tenemos que hacer es fabricar combustible». Ah, y salvar el planeta. -Thomas Hayden
Gran idea 3: rociar todo con puntos de acceso Wi-Fi
Toda la economía del móvil se basa en una tenue suposición: que podremos acceder a la web móvil, cuando y donde queramos, a velocidades cada vez mayores. La realidad no es tan halagüeña: ya hemos visto que operadoras de telefonía móvil como AT&T y Verizon han dejado de ofrecer sus planes de datos ilimitados, y la lucha por el ancho de banda va a ser aún más extenuante a medida que el número de tabletas y teléfonos inteligentes siga creciendo.
El acceso limitado es algo más que una molestia, es una amenaza mortal para la innovación. Para 2020, se espera que la tecnología inalámbrica tenga un impacto global de 4,5 billones de dólares. Pero el crecimiento depende de nuestra capacidad de ampliación. Necesitamos un acceso que se corresponda con el número de dispositivos que lo demandan.
La disponibilidad inmediata de Wi-Fi podría ayudar a solucionar ese problema. Las empresas de Internet y telefonía ya están empezando a desplegar pequeñas células -esencialmente pequeñas torres de telefonía móvil que dan servicio a la Wi-Fi junto con la 4G- en zonas densamente pobladas. Pero esas empresas tienen pocos incentivos para construir la enorme infraestructura necesaria para conectar el resto del mundo.
Una empresa ha ideado una solución singularmente audaz: una antena Wi-Fi en un bote de spray. Chamtech Enterprises ha desarrollado un líquido lleno de millones de nanocondensadores que, al rociarlo sobre una superficie, puede recibir las señales de radio mejor que una varilla metálica estándar. Con un router, las antenas de Chamtech pueden comunicarse con una red de fibra, recibir señales de satélites específicos y establecer una cadena con nodos cercanos, creando potencialmente una red de malla de puntos calientes Wi-Fi de banda ancha y bajo coste. Como las antenas se pueden pintar en cualquier superficie, no habrá el problema de la oposición a las nuevas torres de telefonía móvil. Si eso no es suficientemente fantástico, prueba esto: No más maldiciones AT&T. -Rachel Swaby
Gran idea 4: convertir los desiertos en centrales eléctricas
No pienses en extensiones áridas como el Sahara como páramos desolados. Piensa en ellas como fuentes casi infinitas de energía limpia. En seis horas de luz, los desiertos de la Tierra absorben más energía que la que utiliza la humanidad en un año. Ahora, un improbable consorcio de políticos, científicos y economistas de todo el Mediterráneo tiene un plan para aprovecharla. «Desertec» incluiría cientos de kilómetros cuadrados de plantas eólicas y solares en los desiertos del mundo, conectadas a las redes eléctricas para canalizar energía fiable, renovable y asequible a las regiones más afectadas por el sol. Los planificadores esperan que la energía solar fluya primero desde el norte de África hasta Europa. Se calcula que 1.300 millas cuadradas de desierto norteafricano podrían cubrir el 20% de las necesidades energéticas de Europa en 2050. «Todo lo necesario para llevar a cabo el concepto de Desertec ya está ahí», afirma el codirector de la fundación, Thiemo Gropp. Como en la mayoría de los proyectos de infraestructuras de gran envergadura, los mayores retos son políticos. Los líderes norteafricanos consideran que Desertec es un creador de empleo, pero la Primavera Árabe ha dejado a los inversores con dudas sobre la estabilidad de la región a largo plazo. La crisis económica europea ha agotado la financiación de obras públicas, y el continente es una maraña de redes eléctricas y normativas incompatibles. Aun así, el concepto Desertec podría viajar. El 90% de la población mundial vive a menos de 1.800 millas de un desierto. Las ciudades de China podrían alimentarse del Gobi; América del Sur podría tender líneas desde Atacama. Donde hay luz, hay esperanza.
-Andrew Curry
Gran idea 5: Poner pantallas digitales en los ojos
Los teléfonos inteligentes nos han proporcionado una conexión permanente con la información del mundo. Pero para acceder a esa información tenemos que mirar fijamente a nuestros aparatos, lo que nos hace propensos a sufrir accidentes y a que nuestros compañeros de cena se enfaden. ¿Qué pasaría si pudiéramos acceder a toda esa información sin problemas, sin poner en riesgo nuestras vidas o amistades?
Los cofundadores de Google llevan hablando de una línea directa con nuestro cerebro desde 2002. Hasta ahora, lo más cerca que han estado es el prototipo de Google Glass, unas gafas que proyectan información en una pantalla de visualización, visible sólo para el usuario. Pero Babak Parviz, el fundador del Proyecto Glass, que también es profesor asociado de la Universidad de Washington, espera llevar las cosas un paso más allá. Sugiere un plan a largo plazo para prescindir de las voluminosas gafas y construir un microsistema en una lente de contacto. Utilizando radios no más anchos que unos pocos cabellos humanos, cree que estas lentes pueden aumentar la realidad y, de paso, eliminar la necesidad de pantallas en teléfonos, ordenadores y televisores de pantalla ancha. «Lo único que hacen esas pantallas es generar un patrón en la retina», dice Parviz. «Así que si tienes una lente de contacto que hace eso, ya no necesitas ninguna de esas pantallas». Una ventaja: las lentes podrían actuar como un monitor de salud persistente, utilizando diminutos biosensores para analizar las células de tu ojo. -S.L.
Gran idea 6: Declarar la guerra a los asteroides que vengan
La película Armagedón acertó en dos cosas: La primera es que no estamos preparados para la llegada de un asteroide. ¿Y la segunda? La herramienta correcta para el trabajo correcto. «Bruce Willis hizo una contribución muy importante a la defensa planetaria», dice Bong Wie, director del Centro de Investigación de Desviación de Asteroides de la Universidad Estatal de Iowa. Verás, Armageddon ayudó a popularizar la teoría de las explosiones subterráneas. Y Wie tiene un misil -el Vehículo de Intercepción de Asteroides de Hiper-Velocidad- que hace una. Al frente: un «interceptor de energía cinética». Detrás: una bomba nuclear. La parte cinética se dirige a la roca, y la bomba la hace pedazos. A la NASA le pareció bien; la agencia concedió a Wie una subvención de 100.000 dólares. El diseño aborda una de las mayores deficiencias de las armas nucleares en el espacio. Al estrellar una bomba contra la superficie de un asteroide, el material fisionable se fundiría antes de poder detonar, y una explosión aislada no destruiría el objetivo. El HAIV coloca la bomba en el interior de la roca, donde crea choques de tierra, magnificando la fuerza de la explosión veinte veces. Wie planea probar el sistema, sin la bomba nuclear, en torno a 2020, pero dice que podría poner uno en el aire en menos de un año si una colisión pareciera inminente. «Mucha gente en nuestra comunidad piensa que cuando lo necesitemos podemos montar el sistema del que hablo», dice Wie. Costaría 500 millones de dólares, pero eso son unos pocos granos de polvo de estrellas comparados con el fin de la civilización tal y como la conocemos (y 50 millones de dólares menos que la recaudación mundial de Armageddon).
-Ben Paynter
Gran idea 7: construir rascacielos con diamantes
Es uno de los materiales más duros del universo. Es totalmente transparente, prácticamente sin fricción, químicamente inerte y un excelente conductor del calor. Y está hecho de uno de los elementos más comunes: el carbono. El diamante -en realidad, un simple cristal de carbono- es sumamente útil en campos que van desde la microelectrónica hasta el tratamiento del agua. Por desgracia, los diamantes de gran tamaño también son extremadamente raros. Pero imagínese que el material fuera tan omnipresente como el acero.
Stephen Bates podría hacerlo realidad. Además de trabajar para lugares como la NASA y Princeton, este científico de 64 años pasó unos años en General Motors, donde construyó un motor de pistón transparente utilizando zafiro, lo que le permitió obtener una visión sin precedentes del flujo de llamas y gases. Ese motor de zafiro hizo que Bates pensara en el diamante. «Todo lo que se puede hacer con el zafiro funcionaría mejor con el diamante, si te lo pudieras permitir», dice.
Después de sumergirse en la investigación sobre la síntesis de cristales en películas finas mediante un proceso llamado deposición de vapor, Bates patentó un método para hacer lo mismo con los diamantes. El concepto es sencillo: Colocar granos de diamante, un producto industrial barato, en un molde con fullereno C60 vaporizado, una jaula de 60 átomos de carbono con forma de balón de fútbol. A continuación, se aplica un rayo láser a todo el conjunto. El fullereno se rompe y el carbono se condensa entre las partículas de diamante, fusionándolas en una masa relativamente sólida.
Incluso si el método resulta técnica y económicamente viable, el material resultante sería poroso, y nadie sabe realmente qué propiedades tendría el diamante poroso. El primer paso es que Bates adquiera un láser pulsado de 100.000 dólares. ¿Pero si funciona? Imagine cimientos de diamante bajo su casa, vigas de diamante en los rascacielos, huesos de diamante en sus piernas y piezas de diamante para aviones y naves espaciales. Pero no piense en una casa totalmente de diamantes: las paredes hechas del mejor conductor de calor del mundo serían un lugar bastante frío. -Ted Greenwald