La'hoja artificial' produce con éxito gas limpio

23.10.2019

Virgil Andrei

Un gas ampliamente utilizado que actualmente se produce a partir de combustibles fósiles puede ser producido por una"hoja artificial" que utiliza únicamente la luz solar, el dióxido de carbono y el agua, y que podría ser utilizado para desarrollar un combustible líquido sostenible alternativo a la gasolina.

El dispositivo carbono-neutral establece un nuevo punto de referencia en el campo de los combustibles solares, después de que los investigadores de la Universidad de Cambridge demostraron que puede producir directamente el gas - llamado syngas - de una manera sostenible y sencilla.

En lugar de funcionar con combustibles fósiles, la hoja artificial es alimentada por la luz del sol, aunque todavía funciona eficientemente en días nublados y nublados. Y a diferencia de los actuales procesos industriales de producción de gas de síntesis, la hoja no libera dióxido de carbono adicional a la atmósfera.

En la actualidad, Syngas se fabrica a partir de una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono, y se utiliza para producir una serie de productos básicos, como combustibles, productos farmacéuticos, plásticos y fertilizantes.

"Puede que no hayas oído hablar del gas natural, pero todos los días consumes productos que fueron creados a partir de él. Ser capaz de producirlo de manera sostenible sería un paso crítico para cerrar el ciclo global del carbono y establecer una industria química y de combustibles sostenible", dijo el autor principal, el profesor Erwin Reisner, del Departamento de Química de Cambridge, quien ha pasado siete años trabajando para lograr este objetivo.

El dispositivo que Reisner y sus colegas produjeron está inspirado en la fotosíntesis, el proceso natural por el cual las plantas utilizan la energía de la luz solar para convertir el dióxido de carbono en alimento.

En la hoja artificial, dos absorbentes de luz, similares a las moléculas de las plantas que cosechan la luz solar, se combinan con un catalizador hecho del elemento naturalmente abundante cobalto.

Cuando el dispositivo se sumerge en agua, un absorbedor de luz utiliza el catalizador para producir oxígeno. El otro lleva a cabo la reacción química que reduce el dióxido de carbono y el agua en monóxido de carbono e hidrógeno, formando la mezcla de gas de síntesis.

Como ventaja adicional, los investigadores descubrieron que sus absorbedores de luz funcionan incluso bajo los bajos niveles de luz solar en un día lluvioso o nublado.

"Esto significa que no se está limitado a usar esta tecnología sólo en países cálidos, o sólo a operar el proceso durante los meses de verano", dijo el estudiante de doctorado Virgil Andrei, primer autor del trabajo. "Podrías usarlo desde el amanecer hasta el anochecer, en cualquier parte del mundo."

La investigación se llevó a cabo en el Laboratorio Cristiano Doppler de Química SynGas Sostenible del Departamento de Química de la Universidad. Fue cofinanciado por el gobierno austriaco y la empresa petroquímica austriaca OMV, que está buscando formas de hacer su negocio más sostenible.

"OMV ha sido un ávido partidario del Laboratorio Doppler Cristiano durante los últimos siete años. La investigación fundamental del equipo para producir gas natural sintético como base para el combustible líquido de forma neutra en carbono es innovadora", dijo Michael-Dieter Ulbrich, Asesor Senior de OMV.

También se han desarrollado otros dispositivos de'hoja artificial', pero éstos generalmente sólo producen hidrógeno. Los investigadores de Cambridge dicen que la razón por la que han sido capaces de hacer que el suyo produzca syngas de manera sostenible es gracias a la combinación de materiales y catalizadores que utilizaron.

Estos incluyen absorbedores de luz perovskita de última generación, que proporcionan un alto fotovoltaje y corriente eléctrica para alimentar la reacción química por la cual el dióxido de carbono se reduce a monóxido de carbono, en comparación con los absorbedores de luz hechos de silicio o materiales sensibilizados con tintes. Los investigadores también usaron cobalto como su catalizador molecular, en lugar de platino o plata. El cobalto no sólo es más barato, sino que también es mejor para producir monóxido de carbono que otros catalizadores.

El equipo está buscando la manera de utilizar su tecnología para producir un combustible líquido sostenible alternativo a la gasolina.

El gas natural sintético ya se utiliza como componente básico en la producción de combustibles líquidos. "Lo que nos gustaría hacer a continuación, en lugar de hacer primero el syngas y luego convertirlo en combustible líquido, es hacer el combustible líquido en un solo paso a partir del dióxido de carbono y el agua", dijo Reisner, que también es miembro del St John's College.

Aunque se están realizando grandes avances en la generación de electricidad a partir de fuentes de energía renovables como la eólica y la fotovoltaica, Reisner afirma que el desarrollo de la gasolina sintética es vital, ya que actualmente la electricidad sólo puede satisfacer alrededor del 25% de nuestra demanda total de energía mundial. "Existe una gran demanda de combustibles líquidos para el transporte pesado, la navegación y la aviación de manera sostenible", dijo.

"Nuestro objetivo es crear de forma sostenible productos como el etanol, que se puede utilizar fácilmente como combustible", dijo Andrei. "Es un reto producirlo a un paso de la luz solar usando la reacción de reducción de dióxido de carbono. Pero estamos seguros de que vamos en la dirección correcta y de que tenemos los catalizadores adecuados, por lo que creemos que seremos capaces de producir un dispositivo que pueda demostrar este proceso en un futuro próximo".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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