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Investigadores de la Universidad de Illinois han producido hidrocarburos complejos y licuables a partir de CO2 y otros recursos naturales, como la luz solar.

Convierten el CO2 en combustíbles líquidos mediante fotosíntesis artificial
Jain (izq.) y Yu realizan experimentos de fotosíntesis artificial con luz verde. Foto: Fred Zwicky.

Químicos de la Universidad de Illinois han producido con éxito combustibles utilizando agua, dióxido de carbono y luz visible a través de la fotosíntesis artificial. Al convertir el dióxido de carbono en moléculas más complejas como el propano, las tecnologías de energía sostenible están ahora un paso más cerca de usar el exceso de CO2 para almacenar energía solar, en forma de enlaces químicos, para usarla cuando el sol no brilla y en momentos de máxima demanda.

Las plantas utilizan la luz solar para impulsar las reacciones químicas entre el agua y el CO2 para crear y almacenar energía solar en forma de glucosa densa en energía. En el nuevo estudio, los investigadores desarrollaron un proceso artificial que utiliza la misma porción de luz verde del espectro de luz visible utilizada por las plantas durante la fotosíntesis natural para convertir el CO2 y el agua en combustible, junto con nanopartículas de oro ricas en electrones que sirven como catalizador. Los nuevos hallazgos se publican en la revista Nature Communications.

«El objetivo es producir hidrocarburos complejos y licuables a partir del exceso de CO2 y otros recursos sostenibles, como la luz solar», dijo Prashant Jain, profesor de química y coautor del estudio. «Los combustibles líquidos son ideales porque son más fáciles de transportar, más seguros y más económicos que el gas y, al estar hechos de moléculas de cadena larga, contienen más enlaces, lo que significa que acumulan energía más densamente».

En el laboratorio de Jain, Sungju Yu, investigador postdoctoral y primer autor del estudio, utiliza catalizadores metálicos para absorber la luz verde y transferir los electrones y protones necesarios para las reacciones químicas entre el CO2 y el agua.

Las nanopartículas de oro funcionan particularmente bien como catalizadores, dijo Jain, ya que sus superficies interactúan favorablemente con las moléculas de CO2, son eficientes para absorber la luz y no se descomponen ni se degradan como otros metales.

No tan eficiente como las plantas

Hay varias formas en que se libera la energía almacenada en enlaces del combustible de hidrocarburos. Sin embargo, el simple método convencional de combustión termina produciendo más CO2, lo que es contraproducente para la noción prioritaria de recolección y almacenamiento de energía solar, dijo Jain.

«Hay otros usos potenciales menos convencionales de los hidrocarburos creados a partir de este proceso» dijo. «Se podrían usar para alimentar las celdas de combustible para producir corriente eléctrica y voltaje. Hay laboratorios en todo el mundo que intentan descubrir cómo la conversión de hidrocarburo a electricidad se puede realizar de manera eficiente», añadió Jain.

Pese al gran interés que supone el desarrollo de este combustible líquido a partir de CO2 en el campo de las energías verdes, los investigadores reconocen que el proceso de fotosíntesis artificial de Jain no es tan eficiente como lo es en las plantas.

«Necesitamos aprender a ajustar el catalizador para aumentar la eficiencia de las reacciones químicas», dijo. «Luego, podemos comenzar el arduo trabajo de determinar cómo avanzar en la ampliación del proceso. Y, como cualquier tecnología de energía no convencional, también habrá muchas preguntas de viabilidad económica que deben ser respondidas», concluyó Jain.

 

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