En cambio, un gas ampliamente utilizado que se produce actualmente a partir de combustibles fósiles puede ser elaborado por una 'hoja artificial' que solo utiliza la luz solar. dióxido de carbono y agua, y que eventualmente podría utilizarse para desarrollar un combustible líquido alternativo sostenible a la gasolina.

El dispositivo de carbono neutral establece un nuevo punto de referencia en el campo de los combustibles solares, después de que investigadores de la Universidad de Cambridge demostraran que puede producir directamente el gas, llamado gas de síntesis, de una manera simple y sostenible.

En lugar de funcionar con combustibles fósiles, la hoja artificial funciona con luz solar, aunque todavía funciona de manera eficiente en días nublados y nublados. Y a diferencia de los procesos industriales actuales para producir gas de síntesis, la hoja no libera dióxido de carbono adicional a la atmósfera. Los resultados se informan en la revista Materiales de la naturaleza .

El gas de síntesis se elabora actualmente a partir de una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono, y se utiliza para producir una variedad de productos básicos, como combustibles, productos farmacéuticos, plásticos y fertilizantes.

"Es posible que no haya oído hablar del gas de síntesis en sí, pero todos los días, consume productos que fueron creados con él. Ser capaz de producirlo de forma sostenible sería un paso fundamental para cerrar el ciclo global del carbono y establecer una industria química y de combustibles sostenible. "dijo el autor principal, el profesor Erwin Reisner del Departamento de Química de Cambridge, que lleva siete años trabajando para lograr este objetivo.

El dispositivo que Reisner y sus colegas produjeron está inspirado en la fotosíntesis, el proceso natural mediante el cual las plantas usan la energía de la luz solar para convertir el dióxido de carbono en alimento.

En la hoja artificial dos absorbentes de luz, similar a las moléculas de las plantas que cosechan la luz del sol, se combinan con un catalizador elaborado a partir del elemento cobalto, que es naturalmente abundante.

Cuando el dispositivo se sumerge en agua, un absorbente de luz usa el catalizador para producir oxígeno. El otro lleva a cabo la reacción química que reduce el dióxido de carbono y el agua en monóxido de carbono e hidrógeno, formando la mezcla de gas de síntesis.

Como bono adicional, los investigadores descubrieron que sus absorbentes de luz funcionan incluso bajo los bajos niveles de luz solar en un día lluvioso o nublado.

"Esto significa que no está limitado a utilizar esta tecnología solo en países cálidos, o solo operando el proceso durante los meses de verano, "dijo el estudiante de doctorado Virgil Andrei, primer autor del artículo. "Podrías usarlo desde el amanecer hasta el anochecer, en cualquier lugar del mundo."

La investigación se llevó a cabo en el Laboratorio Christian Doppler para Química Sostenible de SynGas en el Departamento de Química de la Universidad. Fue cofinanciado por el gobierno austriaco y la empresa petroquímica austriaca OMV, que busca formas de hacer que su negocio sea más sostenible.

"OMV ha sido un ávido partidario del Laboratorio Christian Doppler durante los últimos siete años. La investigación fundamental del equipo para producir gas de síntesis como base para combustible líquido de una manera neutra en carbono es innovadora, "dijo Michael-Dieter Ulbrich, Asesor Senior de OMV.

También se han desarrollado otros dispositivos de 'hojas artificiales', pero estos generalmente solo producen hidrógeno. Los investigadores de Cambridge dicen que la razón por la que han podido hacer que los suyos produzcan gas de síntesis de manera sostenible es gracias a la combinación de materiales y catalizadores que utilizaron.

Estos incluyen absorbentes de luz de perovskita de última generación, que proporcionan un alto fotovoltaje y corriente eléctrica para impulsar la reacción química mediante la cual el dióxido de carbono se reduce a monóxido de carbono, en comparación con los absorbentes de luz hechos de silicona o materiales sensibilizados con colorantes. Los investigadores también utilizaron cobalto como catalizador molecular, en lugar de platino o plata. El cobalto no solo es de menor costo, pero es mejor para producir monóxido de carbono que otros catalizadores.

El equipo ahora está buscando formas de utilizar su tecnología para producir una alternativa de combustible líquido sostenible a la gasolina.

El gas de síntesis ya se utiliza como componente básico en la producción de combustibles líquidos. "¿Qué nos gustaría hacer a continuación? en lugar de producir gas de síntesis y luego convertirlo en combustible líquido, es hacer el combustible líquido en un solo paso a partir de dióxido de carbono y agua, "dijo Reisner, quien también es miembro del St John's College.

Si bien se están logrando grandes avances en la generación de electricidad a partir de fuentes de energía renovables como la energía eólica y la fotovoltaica, Reisner dice que el desarrollo de gasolina sintética es vital, ya que actualmente la electricidad solo puede satisfacer alrededor del 25% de nuestra demanda energética global total. "Existe una gran demanda de combustibles líquidos para impulsar el transporte pesado, el transporte marítimo y la aviación de forma sostenible, " él dijo.

"Nuestro objetivo es crear de forma sostenible productos como el etanol, que se puede utilizar fácilmente como combustible, ", dijo Andrei." Es un desafío producirlo en un solo paso de la luz solar utilizando la reacción de reducción de dióxido de carbono. Pero estamos seguros de que vamos en la dirección correcta, y que tenemos los catalizadores adecuados por lo que creemos que seremos capaces de producir un dispositivo que pueda demostrar este proceso en un futuro próximo ".