Si bien las hojas artificiales son prometedoras como una forma de eliminar el dióxido de carbono, un potente gas de efecto invernadero, de la atmósfera, hay un "lado oscuro de las hojas artificiales que se ha pasado por alto durante más de una década, "según Meenesh Singh, profesor asistente de ingeniería química en la Universidad de Illinois en la Facultad de Ingeniería de Chicago.

Las hojas artificiales funcionan convirtiendo el dióxido de carbono en combustible y el agua en oxígeno utilizando la energía del sol. Los dos procesos tienen lugar por separado y simultáneamente a cada lado de una celda fotovoltaica:el oxígeno se produce en el lado "positivo" de la celda y el combustible se produce en el lado "negativo".

Singh, quién es el autor correspondiente de un nuevo artículo en Materiales de energía aplicada ACS , dice que las hojas artificiales actuales son tremendamente ineficaces. Terminan convirtiendo solo el 15% del dióxido de carbono que ingieren en combustible y liberan el 85% del mismo. junto con el oxígeno gaseoso, de vuelta a la atmósfera.

"Las hojas artificiales que tenemos hoy en día no están realmente listas para cumplir su promesa como soluciones de captura de carbono porque no capturan tanto dióxido de carbono". y de hecho, liberan la mayor parte del gas de dióxido de carbono que toman del lado `` positivo '' que genera oxígeno, "Dijo Singh.

La razón por la que las hojas artificiales liberan tanto dióxido de carbono a la atmósfera tiene que ver con el lugar donde va el dióxido de carbono en la celda fotoelectroquímica.

Cuando el dióxido de carbono ingresa a la célula, viaja a través del electrolito de la celda. En el electrolito, el dióxido de carbono disuelto se convierte en aniones bicarbonato, que viajan a través de la membrana hacia el lado "positivo" de la célula, donde se produce el oxígeno. Este lado de la celda tiende a ser muy ácido debido a la división del agua en gas oxígeno y protones. Cuando los aniones de bicarbonato interactúan con el electrolito ácido en el lado anódico de la celda, El dióxido de carbono se produce y libera con oxígeno gaseoso.

Singh señaló que un fenómeno similar de liberación de dióxido de carbono que ocurre en la hoja artificial se puede ver en la cocina cuando se mezcla bicarbonato de sodio (solución de bicarbonato) con vinagre (solución ácida) para liberar una efervescencia de burbujas de dióxido de carbono.

Para resolver este problema, Singh, en colaboración con los investigadores de Caltech Meng Lin, Lihao Han y Chengxiang Xiang, ideó un sistema que utiliza una membrana bipolar que evita que los aniones bicarbonato lleguen al lado "positivo" de la hoja mientras neutraliza el protón producido.

La membrana colocada entre los dos lados de la celda fotoelectroquímica mantiene el dióxido de carbono alejado del lado ácido de la hoja. impidiendo su escape a la atmósfera. Las hojas artificiales que usaban esta membrana especializada convirtieron del 60% al 70% del dióxido de carbono que absorbían en combustible.

"Nuestro hallazgo representa otro paso para hacer realidad las hojas artificiales al aumentar la utilización de dióxido de carbono, "Dijo Singh.

A principios de este año, Singh y sus colegas publicaron un artículo en ACS Sustainable Chemistry &Engineering, donde propusieron una solución a otro problema con las hojas artificiales:los modelos actuales utilizan dióxido de carbono presurizado de tanques, no la atmósfera.

Propuso otra membrana especializada que permitiría a las hojas capturar dióxido de carbono directamente de la atmósfera. Singh explica que esta idea, junto con los hallazgos informados en esta publicación actual sobre el uso de más de las capturas de dióxido de carbono, debería ayudar a que la tecnología de hojas artificiales sea completamente implementable.