Los investigadores dicen que han dado un “paso significativo” hacia la fotosíntesis artificial con un dispositivo independiente que convierte la luz solar, el dióxido de carbono y el agua en un combustible neutro en carbono. Además, afirman que el dispositivo desarrollado en la Universidad de Cambridge funciona sin necesidad de componentes adicionales o electricidad, de acuerdo a lo publicado en The Engineer Magazine.
El artículo revela que esta novedad se basa en una tecnología avanzada de “fotocopias” y convierte la luz solar, el dióxido de carbono y el agua en oxígeno y ácido fórmico, un combustible almacenable que se puede usar directamente o convertirse en hidrógeno. El dispositivo inalámbrico, del que también da cuenta la revista Nature Energy, podría ampliarse y usarse en instalaciones de energía similares a las granjas solares, produciendo combustible limpio, utilizando luz solar y agua.
La recolección de energía solar, para convertir el dióxido de carbono en combustible, es una forma que promete reducir las emisiones de carbono y dejar de usar combustibles fósiles, pero es un desafío producir estos combustibles limpios sin subproductos no deseados.
“Ha sido difícil lograr la fotosíntesis artificial con un alto grado de selectividad, por lo que está convirtiendo la mayor cantidad de luz solar posible en el combustible que desea, en lugar de quedarse con una gran cantidad de desechos”, dijo el primer autor, el Dr. Qian Wang, del Departamento de Química de Cambridge.
“Además, el almacenamiento de combustibles gaseosos y la separación de subproductos pueden ser complicados; queremos llegar al punto en el que podamos producir de manera limpia un combustible líquido que también se pueda almacenar y transportar fácilmente”, señaló el profesor Erwin Reisner, el autor principal.
En 2019, investigadores del grupo de Reisner desarrollaron un reactor solar basado en un diseño de “hoja artificial”, que también utiliza luz solar, dióxido de carbono y agua para producir gas de síntesis. La nueva tecnología se ve y se comporta de manera similar a la hoja artificial, pero funciona de manera diferente y produce ácido fórmico.
El nuevo dispositivo se basa en fotocatalizadores incrustados en una hoja. Las láminas se componen de polvos semiconductores, que se pueden preparar en grandes cantidades de forma sencilla y económica. Además, esta nueva tecnología de fotosíntesis artificial es más robusta y produce combustible fácil de almacenar y muestra potencial para producirlo a gran escala. La unidad de prueba tiene un tamaño de 20 cm cuadrados, pero los investigadores dijeron que debería ser relativamente sencillo aumentarla a varios metros cuadrados. Además, el ácido fórmico puede acumularse en solución y convertirse químicamente en diferentes tipos de combustible. “Nos sorprendió lo bien que funcionó en términos de su selectividad: casi no produjo subproductos”, dijo Wang. “A veces las cosas no funcionan tan bien como esperabas, pero este fue un caso raro en el que realmente funcionó mejor”. El catalizador a base de cobalto convertidor de dióxido de carbono es fácil de preparar y relativamente estable. Si bien esta tecnología será más fácil de aumentar que la hoja artificial, las eficiencias aún deben mejorarse antes de que se pueda considerar cualquier implementación comercial. Los investigadores están experimentando con una variedad de catalizadores diferentes para mejorar tanto la estabilidad como la eficiencia. Los resultados actuales se obtuvieron en colaboración con el equipo del profesor Kazunari Domen, de la Universidad de Tokio, coautor del estudio. Los investigadores ahora están trabajando en optimizar aún más el sistema y mejorar la eficiencia. Además, están explorando otros catalizadores para usarlos en el dispositivo para obtener diferentes combustibles solares.