Investigadores de Cambridge han desarrollado una tecnologÃa alimentada por energÃa solar que convierte el dióxido de carbono y el agua en combustibles lÃquidos que pueden añadirse directamente al motor de un coche como combustible 'drop-in', según publican en 'Nature Energy'.
El equipo aprovechó el poder de la fotosÃntesis para convertir el CO2, el agua y la luz solar en combustibles multicarbono --etanol y propanol-- en un solo paso. Estos combustibles tienen una alta densidad energética y pueden almacenarse o transportarse fácilmente.
A diferencia de los combustibles fósiles, estos combustibles solares producen cero emisiones netas de carbono y son completamente renovables, y a diferencia de la mayorÃa del bioetanol, no desvÃan ninguna tierra agrÃcola de la producción de alimentos.
Aunque la tecnologÃa aún está en fase de laboratorio, los investigadores afirman que sus "hojas artificiales" son un paso importante en la transición hacia una economÃa basada en los combustibles fósiles.
El bioetanol se presenta como una alternativa más limpia a la gasolina, ya que se fabrica a partir de plantas y no de combustibles fósiles. Hoy en dÃa, la mayorÃa de los coches y camiones que circulan por las carreteras lo hacen con gasolina que contiene hasta un 10% de etanol (combustible E10). Estados Unidos es el mayor productor mundial de bioetanol: según el Departamento de Agricultura, casi el 45% de todo el maÃz cultivado en el paÃs se destina a la producción de etanol.
"Los biocombustibles como el etanol son una tecnologÃa controvertida, entre otras cosas porque ocupan tierras agrÃcolas que podrÃan utilizarse para cultivar alimentos", afirma el profesor Erwin Reisner, que dirigió la investigación.
El grupo de investigación de Reisner, con sede en el Departamento de QuÃmica Yusuf Hamied, lleva varios años desarrollando combustibles sostenibles con cero emisiones de carbono inspirados en la fotosÃntesis -el proceso por el que las plantas convierten la luz solar en alimento- utilizando hojas artificiales.
Hasta la fecha, estas hojas artificiales sólo han sido capaces de fabricar sustancias quÃmicas simples, como syngas, una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono que se utiliza para producir combustibles, productos farmacéuticos, plásticos y fertilizantes. Pero para que la tecnologÃa fuera más práctica, tendrÃa que ser capaz de producir directamente sustancias quÃmicas más complejas en un solo paso alimentado por energÃa solar.
Ahora, la hoja artificial puede producir directamente etanol y propanol limpios sin necesidad del paso intermedio de producir gas de sÃntesis.
Los investigadores desarrollaron un catalizador a base de cobre y paladio. El catalizador se optimizó para que la hoja artificial pudiera producir sustancias quÃmicas más complejas, en concreto los alcoholes multicarbónicos etanol y n-propanol. Ambos alcoholes son combustibles de alta densidad energética que pueden transportarse y almacenarse fácilmente.
Otros cientÃficos han logrado producir sustancias quÃmicas similares con energÃa eléctrica, pero ésta es la primera vez que se producen sustancias quÃmicas tan complejas con una hoja artificial utilizando únicamente la energÃa del Sol.
"Hacer brillar la luz solar sobre las hojas artificiales y obtener combustible lÃquido a partir de dióxido de carbono y agua es un ejercicio de quÃmica asombroso", señala Motiar Rahaman, primer autor del artÃculo.
"Normalmente, cuando se intenta convertir CO2 en otro producto quÃmico mediante un dispositivo de hojas artificiales, casi siempre se obtiene monóxido de carbono o gas de sÃntesis, pero aquà hemos sido capaces de producir un combustible lÃquido práctico utilizando sólo la energÃa del Sol --añade--. Es un avance apasionante que abre nuevas vÃas en nuestro trabajo".
De momento, el dispositivo es una prueba de concepto y sólo muestra una eficiencia modesta. Los investigadores están trabajando en la optimización de los absorbedores de luz para que puedan absorber mejor la luz solar y en la optimización del catalizador para que pueda convertir más luz solar en combustible.
También habrá que seguir trabajando para que el dispositivo sea escalable y pueda producir grandes volúmenes de combustible señalan los investigadores.
"Aunque aún queda trabajo por hacer, hemos demostrado lo que estas hojas artificiales son capaces de hacer --afirma Reisner--. Es importante demostrar que podemos ir más allá de las moléculas más simples y fabricar cosas que sean directamente útiles a medida que nos alejamos de los combustibles fósiles".
