Investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago (UIC), han diseñado una célula solar que convierte de forma barata y eficiente dióxido de carbono atmosférico directamente en combustible de hidrocarburo utilizable, sólo gracias a la luz del sol.
El hallazgo, que se detalla en un artículo publicado en la revista Science ha sido financiado por la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos y el Departamento de Energía de Estados Unidos. Los autores han presentado una solicitud de patente provisional.
A diferencia de las células solares convencionales, que convierten la luz solar en electricidad que debe almacenarse en baterías pesadas, el nuevo dispositivo hace esencialmente el trabajo de las plantas, convertir dióxido de carbono atmosférico en combustible, solucionando dos problemas cruciales a la vez.
Una granja solar con esas "hojas artificiales" podría eliminar cantidades significativas de carbono de la atmósfera y producir combustible de alta densidad energética de manera eficiente. "La nueva célula solar fotovoltaica es fotosintética", dice el autor principal del estudio, Amin Salehi-Khojin, profesor asistente de Ingeniería Mecánica e Industrial en la UIC.
"En lugar de producir energía en una insostenible ruta unidireccional a partir de combustibles fósiles en gas de efecto invernadero, ahora podemos invertir el proceso y reciclar el carbono atmosférico en combustible usando luz solar", subraya.
Mientras que las plantas producen combustible en forma de azúcar, la hoja artificial suministra gas de síntesis, una mezcla de gas de hidrógeno y monóxido de carbono. El gas de síntesis o sintegas se pueden quemar directamente o convertirse en combustible diésel u otros combustibles de hidrocarburos.
La capacidad de convertir el CO2 en combustible a un coste comparable a un galón de gasolina haría que los combustibles fósiles quedaran obsoletos. Las reacciones químicas que convierten CO2 en formas consumibles de carbono se llaman reacciones de reducción, lo contrario de la oxidación o la combustión.
Los ingenieros han estado explorando diferentes catalizadores para impulsar la reducción de CO2, pero hasta ahora estas reacciones han sido ineficientes y se basan en costosos metales preciosos como la plata. "Lo que necesitábamos era una nueva familia de productos químicos con propiedades extraordinarias", dice Salehi-Khojin.
Salehi-Khojin y sus compañeros de trabajo se centraron en una familia de compuestos nanoestructurados llamados dicalcogenuros de metales de transición -TMDCs- como catalizadores, vinculándolos con un líquido iónico no convencional como electrolito dentro de uno de dos compartimentos de una célula electroquímica de tres electrodos.
Catalizador mil veces más rápido
El mejor de varios catalizadores estudiados resultó ser diselenuro de tungsteno. "El nuevo catalizador es más activo y más capaz de romper los enlaces químicos del dióxido de carbono", apunta el investigador postdoctoral de UIC, Mohammad Asadi, primer autor del artículo de 'Science'.
De hecho, detalla, el nuevo catalizador es mil veces más rápido que los catalizadores de metales nobles y alrededor de 20 veces más barato. Otros investigadores han utilizado catalizadores TMDC para producir hidrógeno por otros medios, pero no por reducción de CO2. El catalizador no pudo sobrevivir a la reacción.
Ernesto
15/08/2016