La imagen SEM muestra la biopelícula catódica densa y uniforme, que comprende principalmente quimiolitoautótrofos, y podrían servir como biocatalizadores para la conversión eficiente del dióxido de carbono en acetato. Crédito:2020 KAUST
Los fotocatalizadores semiconductores que absorben eficientemente la energía solar podrían reducir la energía necesaria para impulsar un proceso bioelectroquímico que convierte el CO 2 emisiones en sustancias químicas valiosas, Los investigadores de KAUST lo han demostrado.
Reciclaje de CO 2 simultáneamente podría reducir las emisiones de carbono a la atmósfera mientras genera químicos y combustibles útiles, explica Bin Bian, un doctorado estudiante en el laboratorio de Pascal Saikaly, quien dirigió la investigación. "Electrosíntesis microbiana (MES), junto con un suministro de energía renovable, podría ser una de esas tecnologías, "Dice Bian.
MES aprovecha la capacidad de algunos microbios para absorber CO 2 y convertirlo en productos químicos, como el acetato. En naturaleza, Los microbios quimiolitoautótrofos metabolizan los minerales como fuente de energía en un proceso que implica el transporte de electrones. Esta capacidad se puede aprovechar para convertir CO 2 en productos de valor agregado si los microbios reciben una corriente de electrones y protones del agua anódica que se divide en una celda electroquímica (ver imagen).
En su último trabajo, en lugar de centrarse en el CO 2 paso a acetato, el equipo trabajó para reducir la entrada de energía para la producción de oxígeno molecular (O2) en el ánodo, una reacción que mantiene la célula en general en equilibrio. "En los sistemas MES, Se cree que el proceso que consume más energía es la reacción de evolución de oxígeno (REA), "Explica Bian. Los investigadores han utilizado materiales de ánodos captadores de luz, como el dióxido de titanio, que aprovechan la energía de la luz solar para ayudar a impulsar los REA. En su trabajo actual, el equipo investigó una alternativa prometedora para el fotoanodo, el material de captación de luz, vanadato de bismuto.
El vanadato de bismuto absorbió energía de un rango mucho más amplio del espectro solar que el dióxido de titanio, haciendo que toda la celda MES sea más eficiente, el equipo mostró. "Obtuvimos una eficiencia de conversión de energía solar a acetato del 1,65 por ciento, que es el más alto registrado hasta ahora, "Dice Saikaly." Esta eficiencia es alrededor de ocho veces mayor que la eficiencia del 0,2 por ciento de la fotosíntesis natural global, que es el proceso de energía solar de la naturaleza para convertir CO 2 en moléculas ricas en energía, "Bian observa.
Hasta ahora, el equipo ha mantenido a los biocatalizadores microbianos alimentados con un flujo constante de electrones y CO. 2 para sostener su crecimiento. "El siguiente paso para nosotros es probar nuestro sistema bajo la luz solar real y monitorear la resiliencia de los biocatalizadores bajo una fuente de energía renovable intermitente, "Dice Saikaly.
