La nueva tecnología que aprovecha la luz solar para impulsar reacciones químicas está allanando el camino para una industria de fabricación de productos químicos más sostenible. uno de los mayores consumidores de energía del mundo.

Los investigadores de la Universidad RMIT han desarrollado un material nano-mejorado que puede capturar un increíble 99% de luz y convertirlo en reacciones químicas de potencia.

Además de reducir el impacto medioambiental de la fabricación de productos químicos, la innovación podría usarse algún día para ofrecer tecnologías como mejores cámaras infrarrojas y desalinización de agua con energía solar.

Publicado hoy en Materiales de energía aplicada ACS , la investigación aborda el desafío de encontrar fuentes de energía alternativas para la fabricación de productos químicos, que representa aproximadamente el 10% del consumo mundial de energía y el 7% de las emisiones industriales de gases de efecto invernadero.

En los EE.UU, la fabricación de productos químicos utiliza más energía que cualquier otra industria, representando el 28% del consumo energético industrial en 2017.

Mientras que la fotocatálisis (el uso de la luz para impulsar reacciones químicas) está creciendo en la industria, la eficiencia y el costo siguen siendo obstáculos importantes para una mayor aceptación.

El investigador principal, profesor asociado Daniel Gómez, dijo que la nueva tecnología maximiza la absorción de luz para convertir eficientemente la energía de la luz en energía química.

"La fabricación de productos químicos es una industria que consume mucha energía porque los procesos catalíticos tradicionales requieren un calentamiento y una presión intensivos para impulsar las reacciones, "Gómez, un ARC Future Fellow en la Escuela de Ciencias de RMIT, dijo.

"Pero uno de los grandes desafíos para avanzar hacia un futuro más sostenible es que muchos de los materiales que son mejores para provocar reacciones químicas no responden lo suficiente a la luz".

"El fotocatalizador que hemos desarrollado puede captar el 99% de la luz en todo el espectro, y 100% de colores específicos.

"Es una tecnología escalable y eficiente que abre nuevas oportunidades para el uso de la energía solar, pasando de la generación de electricidad a la conversión directa de la energía solar en sustancias químicas valiosas".

Nano-tecnología para energía solar

La investigación se centró en el paladio, un elemento que es excelente para producir reacciones químicas pero que generalmente no responde muy bien a la luz.

Manipulando las propiedades ópticas de las nanopartículas de paladio, los investigadores pudieron hacer que el material fuera más sensible a la luz.

Si bien el paladio es raro y caro, la técnica requiere solo una cantidad minúscula:4 nanómetros de paladio nano mejorado son suficientes para absorber el 99% de la luz y lograr una reacción química. Un cabello humano promedio, para comparacion, es 100, 000 nanómetros de espesor.

Más allá de la fabricación de productos químicos, la innovación podría desarrollarse aún más para una gama de otras aplicaciones potenciales, incluida una mejor tecnología de visión nocturna al producir imágenes más claras y sensibles a la luz.

Otro uso potencial es la desalación. El material nano-mejorado podría ponerse en agua salada y luego exponerse a la luz solar, produciendo suficiente energía para hervir y evaporar el agua, separándolo de la sal.

Gómez, quien dirige el Laboratorio de Polaritónica en RMIT, dijo que la nueva tecnología podría aumentar significativamente el rendimiento en el sector emergente de fotocatálisis, Actualmente, las empresas líderes producen alrededor de 30 kg de producto al día utilizando la luz como fuerza motriz.

"Todos confiamos en productos de la industria de fabricación de productos químicos, desde plásticos y medicamentos, a los fertilizantes y los materiales que producen los colores en las pantallas digitales, " él dijo.

"Pero al igual que el resto de nuestra economía, es una industria actualmente impulsada por el carbono.

"Nuestro objetivo final es utilizar esta tecnología para aprovechar la luz solar de manera eficiente y convertir la energía solar en productos químicos, con el objetivo de transformar esta industria vital en una que sea renovable y sostenible ".