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Científicos usan energía solar para convertir CO2 y agua en combustible para autos

El mundo trata de lograr la transición a energías limpias, especialmente sustituyendo fuentes de energía contaminantes como las derivadas de combustibles fósiles.

Según un estudio del University College de Londres, la contaminación atmosférica generada por la quema de combustibles fósiles como el carbón y el petróleo, incluida la gasolina, causó al menos 8,7 millones de muertes en todo el mundo en 2018. Además, el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático reveló que las emisiones de los combustibles fósiles son la causa dominante del calentamiento global.

Para hacer frente al problema, investigadores de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) desarrollaron una tecnología alimentada por energía solar que convierte el dióxido de carbono y el agua en combustibles líquidos que pueden añadirse directamente al motor de un automóvil.

Los científicos aprovecharon el poder de la fotosíntesis para convertir el CO2, el agua y la luz solar en combustibles policarbonados -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 mayoría del bioetanol, no desvían ninguna tierra agrícola de la producción de alimentos.

Los investigadores afirman que sus “hojas artificiales” son un paso importante en la transición hacia una economía basada en los combustibles fósiles. El grupo de científicos ha dedicado varios años a desarrollar combustibles sostenibles con cero emisiones de carbono inspirados en la fotosíntesis -el proceso por el que las plantas convierten la luz solar en alimento- utilizando hojas artificiales.

Desarrollaron un catalizador a base de cobre y paladio optimizado para que la hoja artificial pudiera producir sustancias químicas más complejas, concretamente los alcoholes multicarbónicos etanol y n-propanol. Ambos alcoholes son combustibles densos en energía que pueden transportarse y almacenarse fácilmente.

Otros científicos han sido capaces de producir elementos similares utilizando energía eléctrica, pero ésta es la primera vez que se producen sustancias químicas tan complejas con una hoja artificial utilizando únicamente energía solar.

“Normalmente, cuando se intenta convertir CO2 en otro producto químico utilizando un dispositivo de hoja artificial, casi siempre se obtiene monóxido de carbono o gas de síntesis, pero aquí hemos sido capaces de producir un combustible líquido práctico utilizando sólo la energía del Sol”, explicó a Metro el Dr. Motiar Rahaman, primer autor del artículo y científico postdoctoral senior de la Universidad de Cambridge.

De momento, el dispositivo es una prueba de concepto y su eficacia es 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.

“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”.

—  Erwin Reisner, catedrático de Energía y Sostenibilidad y autor principal de la investigación.

Tipos de biocombustible

¿Cuántos tipos de biocarburantes existen?

Los biocarburantes se clasifican en cuatro grupos, en función del origen de la materia prima de la que proceden y de los procesos utilizados para su obtención.

Primera generación

Proceden de cultivos agrícolas como la caña de azúcar, la remolacha azucarera o la melaza; de cereales como el trigo, la cebada o el maíz; o de aceites como el de palma o girasol.

Segunda generación

Se generan a partir de residuos sólidos urbanos y agrícolas, así como de biomasa forestal.

Biocarburantes de tercera generación

Se producen a partir de materias primas acuáticas como algas y microalgas.

Biocarburantes de cuarta generación

Son aquéllos en los que se busca modificar genéticamente microorganismos para mejorar la eficiencia en la captura y almacenamiento de CO2.

Entrevista

Motiar Rahaman
científico postdoctoral senior de la Universidad de Cambridge, Reino Unido

P: ¿Qué le llevó a crear un combustible más limpio?

– Para hacer frente a la actual crisis energética e independizarnos de los combustibles fósiles como fuente primaria de energía. La única forma de avanzar es pensar en combustibles limpios y renovables.

P: ¿Cómo consiguió convertir el dióxido de carbono y el agua en combustibles líquidos?

– Utilizando un dispositivo de hoja artificial que contiene distintos absorbentes de luz y materiales catalizadores. La hoja artificial autónoma puede convertir el dióxido de carbono y el agua en combustibles líquidos multicarbono, como etanol y propanol, utilizando la luz solar.

P: Háblenos del papel que desempeña la energía solar en este proceso.

– La luz solar actúa como fuente de energía para alimentar el dispositivo de la hoja artificial y convertir el CO2 y el agua en alcoholes multicarbono.

P: ¿Qué ventajas tiene este combustible frente a los combustibles fósiles y otros biocombustibles?

– Los combustibles fósiles emiten carbono a la atmósfera. La producción de biocombustibles requiere terrenos agrícolas que podrían utilizarse para cultivar alimentos. Nuestros combustibles líquidos multicarbono impulsados por la luz solar son renovables y producen cero emisiones netas de carbono.

P: ¿En qué tipo de vehículos podría utilizarse?

– Los alcoholes muticarbónicos pueden utilizarse directamente en un automóvil. Es importante señalar que los combustibles no son nuevos. La tecnología es nueva. Es la primera vez que una hoja artificial autónoma puede producir alcoholes multicarbono a partir de dióxido de carbono y agua utilizando la luz solar como única fuente de energía.

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