La luz del sol, el agua y el CO2 son suficientes para producir un precursor de la gasolina. Un estudio muestra cómo la fotosíntesis artificial lo hace posible.
El dióxido de carbono se considera una causa del calentamiento global y al mismo tiempo un subproducto inevitable de las sociedades industriales modernas. Especialmente cuando la electricidad por sí sola no es suficiente, como en el caso de la aviación, el transporte marítimo o en algunos sectores de la industria química, los combustibles líquidos seguirán siendo necesarios en el futuro previsible.
Un nuevo estudio chino describe ahora una manera de convertir el CO2 en precursores de combustible utilizables utilizando la luz solar y el agua. El enfoque combina la protección del clima con la práctica industrial y explica por qué la fotosíntesis artificial está recibiendo actualmente nueva atención como posible ruta hacia la gasolina.
En esencia se trata de una idea muy conocida con un nuevo truco técnico. Las plantas utilizan la luz solar para producir sustancias ricas en energía a partir del dióxido de carbono. Replicar este principio técnicamente resultó ineficaz y difícil de controlar durante mucho tiempo. El proceso que ahora se presenta supera un obstáculo clave: sin productos químicos adicionales que tendrían que usarse o eliminarse. Se trata de un avance crucial para el desarrollo de combustibles respetuosos con el clima.
Los investigadores utilizan el principio de la fotosíntesis.
El proceso fue desarrollado por un equipo de la Academia de Ciencias de China y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong. La atención se centra en el acoplamiento de dos reacciones técnicamente difíciles de realizar: la reducción de dióxido de carbono y el uso de agua como donante de electrones.
La clave está en un material compuesto por trióxido de tungsteno modificado con plata. Cumple una función que realiza una molécula llamada plastoquinona en las plantas: bajo la influencia de la luz almacena electrones y los vuelve a liberar de forma controlada. Esto significa que se retiene suficiente carga en los sitios de reacción para convertir eficientemente el dióxido de carbono.
El producto directo es monóxido de carbono. En la industria se considera una materia prima importante para los gases de síntesis, que pueden utilizarse en etapas posteriores para producir combustibles líquidos como gasolina o queroseno. El estudio muestra cómo se puede obtener este precursor central utilizando únicamente luz solar, agua y dióxido de carbono.
El monóxido de carbono se convierte en combustible sintético
El proceso no sigue siendo un concepto teórico. Proporciona resultados mensurables que demuestran el efecto de la conservación de electrones:
- Por cada gramo de material utilizado, se producen aproximadamente 1,5 milimoles de monóxido de carbono por hora. El gas es un componente importante para la posterior producción de combustibles sintéticos.
- La novedad: el rendimiento es aproximadamente cien veces mayor que en procesos comparables sin esta deposición de electrones.
- De dónde viene la energía: La reacción se produce exclusivamente con la luz solar; no se requiere fuente de alimentación externa.
- Qué sustancias se utilizan: Sólo se necesitan dióxido de carbono y agua y no se utilizan productos químicos adicionales.
Estos valores se lograron con un catalizador a base de ftalocianina de cobalto combinada con óxido de tungsteno. El factor decisivo no es tanto la cantidad absoluta sino el aumento significativo del rendimiento en comparación con enfoques anteriores.
Porque el almacenamiento de carga marca la diferencia
Desde un punto de vista químico, el óxido de tungsteno cambia entre dos estados de oxidación durante la reacción. Este proceso reversible estabiliza el proceso y evita la pérdida de electrones no utilizados. Hasta ahora, muchas de las debilidades de los sistemas de fotosíntesis artificiales residían aquí. Además, el efecto no se limita a un único catalizador. El rendimiento también aumenta significativamente con otros componentes activos. Esto aumenta la transferibilidad a diferentes aplicaciones.
Los autores hablan de una “estrategia bioinspirada para la reducción fotoquímica eficiente del dióxido de carbono” y de un “enfoque universal para la producción de combustibles solares”. El principio no se limita a una única solución especial, sino que se presta como concepto técnico básico para diversas aplicaciones.
Sigue siendo una investigación de laboratorio. No se dispone de información sobre costes, cantidades de producción o implementación industrial. Sin embargo, el enfoque llena una brecha bien conocida entre la energía renovable y la industria con uso intensivo de energía.
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