Bajo luz verde y asistido por un líquido iónico, nanopartículas de oro, fondo, prestar electrones para convertir moléculas de CO2, las esferas rojas y grises en el centro, a moléculas de combustible de hidrocarburos más complejas. Crédito:Cortesía gráfica de Sungju Yu, Jain Lab en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Los químicos de la Universidad de Illinois han producido con éxito combustibles utilizando agua, dióxido de carbono y luz visible mediante fotosíntesis artificial. Al convertir el dióxido de carbono en moléculas más complejas como el propano, La tecnología de energía verde está ahora un paso más cerca de utilizar el exceso de CO 2 para almacenar energía solar, en forma de enlaces químicos, para usar cuando el sol no brilla y en momentos de máxima demanda.
Las plantas utilizan la luz solar para impulsar reacciones químicas entre el agua y el CO 2 para crear y almacenar energía solar en forma de glucosa densa en energía. En el nuevo estudio, Los investigadores desarrollaron un proceso artificial que utiliza la misma porción de luz verde del espectro de luz visible que utilizan las plantas durante la fotosíntesis natural para convertir CO 2 y agua en combustible, junto con nanopartículas de oro ricas en electrones que sirven como catalizador. Los nuevos hallazgos se publican en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
"El objetivo aquí es producir hidrocarburos licuables del exceso de CO 2 y otros recursos sostenibles como la luz solar, "dijo Prashant Jain, profesor de química y coautor del estudio. "Los combustibles líquidos son ideales porque son más fáciles, más seguro y más económico de transportar que el gas y, porque están hechos de moléculas de cadena larga, contienen más enlaces, lo que significa que acumulan energía de manera más densa ".
En el laboratorio de Jain Sungju Yu, investigador postdoctoral y primer autor del estudio, utiliza catalizadores metálicos para absorber la luz verde y transferir los electrones y protones necesarios para las reacciones químicas entre el CO 2 y agua, desempeñando el papel del pigmento clorofila en la fotosíntesis natural.
Jain izquierda, y Yu realizando experimentos de fotosíntesis artificial con luz verde. Crédito:Fred Zwicky
Las nanopartículas de oro funcionan particularmente bien como catalizador, Jain dijo, porque sus superficies interactúan favorablemente con el CO 2 moléculas, son eficientes para absorber la luz y no se descomponen ni degradan como otros metales que pueden empañarse fácilmente.
Hay varias formas en las que se libera la energía almacenada en los enlaces del combustible de hidrocarburo. Sin embargo, el sencillo método convencional de combustión acaba produciendo más CO 2 —Lo cual es contraproducente para la noción de recolectar y almacenar energía solar en primer lugar, Dijo Jain.
El profesor de química Prashant Jain, izquierda, y el investigador postdoctoral Sungju Yu han desarrollado un proceso de fotosíntesis artificial que convierte el exceso de CO2 en valiosos combustibles. acercar la tecnología ecológica al almacenamiento de energía solar a gran escala. Crédito:Fred Zwicky
"Hay otros, usos potenciales más no convencionales de los hidrocarburos creados a partir de este proceso, ", dijo." Podrían usarse para alimentar celdas de combustible para producir corriente eléctrica y voltaje. Hay laboratorios en todo el mundo que intentan averiguar cómo se puede llevar a cabo de manera eficiente la conversión de hidrocarburos a electricidad, "Dijo Jain.
Tan emocionante como el desarrollo de este CO 2 -el combustible líquido puede ser para tecnología de energía verde, los investigadores reconocen que el proceso de fotosíntesis artificial de Jain no es tan eficiente como lo es en las plantas.
"Necesitamos aprender a ajustar el catalizador para aumentar la eficiencia de las reacciones químicas, ", dijo." Entonces podemos comenzar el arduo trabajo de determinar cómo hacer para ampliar el proceso. Y, como cualquier tecnología energética no convencional, Habrá muchas preguntas de viabilidad económica que responder, así como."
