El gas utilizado en la actualidad se produce a partir de combustibles fósiles.
Pero ahora, puede ser producido por una “hoja artificial”, que solo requiere luz solar, dióxido de carbono y agua, y que eventualmente podría usarse para desarrollar una alternativa sostenible a la gasolina.
El dispositivo neutral en carbono diseñado por investigadores de la Universidad de Cambridge, demostró que puede producir directamente el gas, llamado gas de síntesis (syngas), de una manera sostenible y simple.
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 fueron publicados en la revista Nature Materials, en octubre de 2019.
El gas de síntesis está hecho de una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono, y se utiliza para producir una variedad de productos, como combustibles, productos farmacéuticos, plásticos y fertilizantes.
“Puede que no hayas oído hablar del syngas, pero todos los días consumes productos que se crearon con él. Ser capaz de producirlo de manera sostenible sería un paso crítico para cerrar el ciclo global del carbono y establecer una industria química y de combustible sostenible”, dijo el autor principal, el profesor Erwin Reisner, del Departamento de Química de Cambridge, que ha pasado 7 años trabajando para lograr este objetivo.
El dispositivo que produjeron Reisner y sus colegas está inspirado en la fotosíntesis, el proceso natural por el cual las plantas usan la energía de la luz solar para convertir el dióxido de carbono en alimento.
En la hoja artificial, 2 absorbentes de luz (de perovskita), similares a las moléculas en las plantas que capturan la luz solar (pigmentos que se encuentran en los cloroplastos), se combinan con un catalizador hecho de cobalto (en lugar de platino o plata), que es naturalmente abundante.
Cuando el dispositivo se sumerge en agua, una de las moléculas que absorben la luz, utiliza 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 una ventaja adicional, los investigadores descubrieron que sus absorbentes de luz funcionan incluso cuando hay bajos niveles de luz solar, es decir, en un día lluvioso o nublado.
“Esto significa que no está limitado a usar esta tecnología solo en países cálidos, o solo a operar el proceso durante los meses de verano”, dijo el estudiante de doctorado Virgil Andrei y primer autor del artículo. “Se puede usar desde el amanecer hasta el anochecer, en cualquier parte del mundo”.
Syngas ya se utiliza como componente básico en la producción de combustibles líquidos. “Lo que nos gustaría hacer a continuación, en lugar de hacer syngas y luego convertirlo en combustible líquido, es hacer el combustible líquido en un solo paso con dióxido de carbono y agua”, dijo Reisner.
“Es difícil producirlo en un solo paso a partir de la luz solar utilizando la reacción de reducción de dióxido de carbono. Pero confiamos en que vamos en la dirección correcta y que tenemos los catalizadores correctos, por lo que creemos que podremos producir un dispositivo que pueda demostrar este proceso en un futuro cercano”.
A pesar de los avances, el dispositivo todavía enfrenta desafíos antes de ser comercialmente viable. Yanwei Lum, profesor asistente de ingeniería química y biomolecular en la Universidad Nacional de Singapur, señaló que aunque el concepto demostró ser funcional, su rendimiento actual no es suficiente para aplicaciones prácticas.
Y según destacó MIT Technology Review, el mecanismo necesita ser más duradero y eficiente para su adopción en la producción de combustibles.
El gas de síntesis se utiliza para fabricar una amplia gama de productos, como combustibles, productos farmacéuticos, plásticos y fertilizantes.
La investigación se llevó a cabo en el Laboratorio Christian Doppler de Química Sostenible de Gas de Síntesis del Departamento de Química de la Universidad. Fue cofinanciada por el gobierno austriaco y la empresa petroquímica austriaca OMV, que busca maneras de hacer que su negocio sea más sostenible.
“OMV ha apoyado fervientemente al Laboratorio Christian Doppler durante los últimos siete años. La investigación fundamental del equipo para producir gas de síntesis como base para combustible líquido de manera neutra en carbono es innovadora”, dijo Michael-Dieter Ulbrich, asesor sénior de OMV.
Reisner afirma que el desarrollo de la gasolina sintética es vital, ya que actualmente la electricidad sólo puede satisfacer alrededor del 25 % de nuestra demanda energética mundial total. “Existe una gran demanda de combustibles líquidos para impulsar de forma sostenible el transporte pesado, el transporte marítimo y la aviación”, declaró.
“Nuestro objetivo es crear de forma sostenible productos como el etanol, que puede utilizarse fácilmente como combustible”, afirmó Andrei.
La investigación también fue financiada por el Programa Winton para la Física de la Sostenibilidad, el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas y el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas.
