Convierten CO2 y plásticos en combustibles sostenibles gracias a la energía solar

Investigadores de Cambridge han desarrollado un sistema capaz de transformar plásticos y gases de efecto invernadero en combustibles sostenibles y otros productos valiosos, usando solo energía solar.

Según publican en la revista 'Nature Synthesis', el sistema puede convertir dos flujos de residuos en dos productos químicos al mismo tiempo, la primera vez que se consigue en un reactor alimentado por energía solar.

El reactor convierte el dióxido de carbono (CO2) y los plásticos en distintos productos útiles en diversas industrias. En las pruebas, el CO2 se convirtió en gas de síntesis, un componente clave de los combustibles líquidos sostenibles, y las botellas de plástico se transformaron en ácido glicólico, muy utilizado en la industria cosmética. El sistema puede ajustarse fácilmente para producir distintos productos cambiando el tipo de catalizador utilizado en el reactor.

Economía circular

Convertir plásticos y gases de efecto invernadero (dos de las mayores amenazas para la naturaleza) en productos útiles y valiosos mediante energía solar es un paso importante en la transición hacia una economía circular más sostenible.

"Convertir los residuos en algo útil utilizando la energía solar es uno de los principales objetivos de nuestra investigación", afirma el profesor Erwin Reisner, del Departamento de Química Yusuf Hamied y autor principal del artículo.

"La contaminación por plásticos es un problema enorme en todo el mundo y, a menudo, muchos de los plásticos que tiramos a los contenedores de reciclaje se incineran o acaban en los vertederos".

Reisner también dirige el Centro de Plásticos Circulares de Cambridge (CirPlas), cuyo objetivo es eliminar los residuos plásticos combinando el pensamiento optimista con medidas prácticas.

Un único proceso

Otras tecnologías de "reciclado" con energía solar son prometedoras para atajar la contaminación por plásticos y reducir la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera, pero hasta la fecha no se han combinado en un único proceso.

Subhajit Bhattacharjee, coautor del artículo, afirma que "una tecnología basada en la energía solar que ayude a combatir la contaminación por plásticos y los gases de efecto invernadero al mismo tiempo podría cambiar las reglas del juego en el desarrollo de una economía circular".

"También necesitamos algo que se pueda ajustar, de modo que se puedan hacer cambios fácilmente en función del producto final que se desee", añade el doctor Motiar Rahaman, coautor del trabajo.

Reactor basado en perovskita

Los investigadores desarrollaron un reactor integrado con dos compartimentos separados: uno para el plástico y otro para los gases de efecto invernadero. El reactor utiliza un absorbedor de luz basado en perovskita, una prometedora alternativa al silicio para la próxima generación de células solares.

Además, el equipo diseñó distintos catalizadores, que se integraron en el absorbedor de luz. Cambiando el catalizador, los investigadores podían modificar el producto final.

Las pruebas realizadas con el reactor en condiciones normales de temperatura y presión demostraron que éste podía convertir eficazmente botellas de plástico PET y CO2 en distintos combustibles basados en el carbono, como CO, gas de síntesis o formiato, además de ácido glicólico.

Procesos fotocatalíticos

El reactor desarrollado por Cambridge producía estos productos a un ritmo también muy superior al de los procesos fotocatalíticos convencionales de reducción de CO2.

"Por lo general, la conversión del CO2 requiere mucha energía, pero con nuestro sistema, básicamente basta con dirigirle una luz y empieza a convertir los productos nocivos en algo útil y sostenible", explica Rahaman. "Antes de este sistema, no teníamos nada que pudiera fabricar productos de alto valor de forma selectiva y eficiente".

"Lo que tiene de especial este sistema es su versatilidad y capacidad de ajuste: ahora estamos fabricando moléculas de carbono bastante sencillas, pero en el futuro podríamos ajustar el sistema para fabricar productos mucho más complejos con sólo cambiar el catalizador", indica Bhattacharjee.

Financiación del proyecto

Reisner ha recibido recientemente nuevos fondos del Consejo Europeo de Investigación para contribuir al desarrollo de su reactor solar. En los próximos cinco años esperan seguir desarrollando el reactor para producir moléculas más complejas. Los investigadores afirman que algún día podrían utilizarse técnicas similares para desarrollar una planta de reciclaje totalmente solar.

"Desarrollar una economía circular, en la que hagamos cosas útiles a partir de los residuos en lugar de arrojarlos a los vertederos, es vital si queremos abordar de forma significativa la crisis climática y proteger el mundo natural --afirma Reisner--. Y alimentar estas soluciones utilizando el Sol significa que lo estamos haciendo de forma limpia y sostenible".