El gas utilizado en la actualidad se produce a partir de combustibles fósiles. Pero ahora, puede ser producido por una ‘hoja artificial‘, que solo requiere luz solar, dióxido de carbono y agua, y que eventualmente podría usarse para desarrollar una alternativa sostenible a la gasolina.
El dispositivo neutral en carbono diseñado por investigadores de la Universidad de Cambridge, demostró que puede producir directamente el gas, llamado gas de síntesis (syngas), de una manera sostenible y simple.
A diferencia de los procesos industriales actuales para producir gas de síntesis, la hoja no libera dióxido de carbono adicional a la atmósfera.
Los resultados fueron publicados en la revista Nature Materials.
El gas de síntesis está hecho de una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono, y se utiliza para producir una variedad de productos, como combustibles, productos farmacéuticos, plásticos y fertilizantes.
“Puede que no hayas oído hablar del syngas, pero todos los días consumes productos que se crearon con 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 combustible sostenible“, dijo el autor principal, el profesor Erwin Reisner, del Departamento de Química de Cambridge, que ha pasado siete años trabajando para lograr este objetivo.
El dispositivo que produjeron Reisner y sus colegas está inspirado en la fotosíntesis, el proceso natural por el cual las plantas usan la energía de la luz solar para convertir el dióxido de carbono en alimento.
En la hoja artificial, dos absorbentes de luz (de perovskita), similares a las moléculas en las plantas que capturan la luz solar (pigmentos que se encuentran en los cloroplastos), se combinan con un catalizador hecho de cobalto (en lugar de platino o plata), que es naturalmente abundante.
Cuando el dispositivo se sumerge en agua, una de las moléculas que absorben la 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 una ventaja adicional, los investigadores descubrieron que sus absorbentes de luz funcionan incluso cuando hay bajos niveles de luz solar, es decir, en un día lluvioso o nublado.
“Esto significa que no está limitado a usar esta tecnología solo en países cálidos, o solo a operar el proceso durante los meses de verano“, dijo el estudiante de doctorado Virgil Andrei y primer autor del artículo. “Se puede usar desde el amanecer hasta el anochecer, en cualquier parte del mundo“.
Syngas ya se utiliza como componente básico en la producción de combustibles líquidos. “Lo que nos gustaría hacer a continuación, en lugar de hacer syngas y luego convertirlo en combustible líquido, es hacer el combustible líquido en un solo paso con dióxido de carbono y agua“, dijo Reisner.
“Es difícil producirlo en un solo paso a partir de la luz solar utilizando la reacción de reducción de dióxido de carbono. Pero confiamos en que vamos en la dirección correcta y que tenemos los catalizadores correctos, por lo que creemos que podremos producir un dispositivo que pueda demostrar este proceso en un futuro cercano“.
Fuente: Universidad de Cambridge
Artículo: Andrei, V., Reuillard, B., & Reisner, E. (2019). Bias-free solar syngas production by integrating a molecular cobalt catalyst with perovskite–BiVO 4 tandems. Nature Materials, 1-6.