Las hojas artificiales imitan la fotosíntesis, el proceso mediante el cual las plantas usan agua y dióxido de carbono del aire para producir carbohidratos usando la energía del sol. Pero incluso las hojas artificiales de última generación, que prometen reducir el dióxido de carbono de la atmósfera, solo funcionan en el laboratorio porque usan puro, dióxido de carbono presurizado de tanques.

Pero ahora, Investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago han propuesto una solución de diseño que podría sacar hojas artificiales del laboratorio y llevarlas al medio ambiente. Su hoja mejorada, que utilizaría dióxido de carbono, un potente gas de efecto invernadero, del aire, sería al menos 10 veces más eficiente que las hojas naturales para convertir el dióxido de carbono en combustible. Sus hallazgos se publican en la revista. Química e ingeniería sostenibles de ACS .

"Hasta aquí, Todos los diseños de hojas artificiales que se han probado en el laboratorio utilizan dióxido de carbono de tanques presurizados. Para implementar con éxito en el mundo real, estos dispositivos deben poder extraer dióxido de carbono de fuentes mucho más diluidas, como aire y gases de combustión, que es el gas que desprenden las centrales eléctricas de carbón, "dijo Meenesh Singh, profesor asistente de ingeniería química en la Facultad de Ingeniería de la UIC y autor correspondiente del artículo.

Desenganchar el suministro de dióxido de carbono presurizado de estas hojas significa que deben tener una forma de recolectar y concentrar el dióxido de carbono del aire para impulsar sus reacciones fotosintéticas artificiales.

Singh y su colega Aditya Prajapati, un estudiante de posgrado en su laboratorio, propuso resolver este problema encapsulando una hoja artificial tradicional dentro de una cápsula transparente hecha de una membrana semipermeable de resina de amonio cuaternario y llena de agua. La membrana permite que el agua del interior se evapore cuando se calienta con la luz solar. A medida que el agua pasa a través de la membrana, extrae selectivamente dióxido de carbono del aire. La unidad fotosintética artificial dentro de la cápsula está formada por un absorbente de luz recubierto con catalizadores que convierten el dióxido de carbono en monóxido de carbono. que se puede desviar y utilizar como base para la creación de varios combustibles sintéticos. El oxígeno también se produce y puede recolectarse o liberarse al medio ambiente circundante.

"Al envolver la tecnología tradicional de hojas artificiales dentro de esta membrana especializada, toda la unidad puede funcionar en el exterior, como una hoja natural, "Dijo Singh.

Según sus cálculos, 360 hojas, cada 1,7 metros de largo y 0,2 metros de ancho, produciría cerca de media tonelada de monóxido de carbono por día que podría usarse como base para combustibles sintéticos. Trescientas sesenta de estas hojas artificiales que cubren un área de 500 metros cuadrados podrían reducir los niveles de dióxido de carbono en un 10 por ciento en el aire circundante dentro de los 100 metros de la matriz en un día.

"Nuestro diseño conceptual utiliza materiales y tecnología fácilmente disponibles, que cuando se combinan pueden producir una hoja artificial que está lista para ser desplegada fuera del laboratorio, donde puede desempeñar un papel importante en la reducción de gases de efecto invernadero en la atmósfera, "Dijo Singh.