Científicos de la Universidad de Illinois han desarrollado una celda solar capaz de convertir de manera eficiente y barata el dióxido de carbono atmosférico en combustible de hidrocarburo utilizable, utilizando sólo la luz del sol para producir energía.
A diferencia de las células solares convencionales, que convierten la luz solar en electricidad que debe almacenarse en baterías pesadas, el nuevo dispositivo hace esencialmente el trabajo de las plantas, convirtiendo dióxido de carbono atmosférico en combustible, y solucionando dos problemas cruciales a la vez. Una granja solar de esas “hojas artificiales” podría eliminar cantidades significativas de carbono de la atmósfera y producir combustible de alta densidad energética de forma eficiente.
“La nueva célula solar no es fotovoltaica: es fotosintética. En lugar de producir energía en una insostenible ruta unidireccional desde los combustibles fósiles hasta el gas de efecto invernadero, ahora podemos invertir el proceso y reciclar el carbono atmosférico en combustible usando luz solar”, dijo Amin Salehi-Khojin, coautor de la investigación.
Mientras que las plantas producen combustible en forma de azúcar, la hoja artificial suministra gas de síntesis una mezcla de gas de hidrógeno y monóxido de carbono. El gas de síntesis se puede quemar directamente, o convertirse en combustible diésel u otros combustibles de hidrocarburos.
Su capacidad de convertir el dióxido de carbono (CO2) en combustible a un costo comparable al de gasolina haría que los combustibles fósiles quedaran obsoletos, refieren los investigadores.
Las reacciones químicas que convierten el CO2 en formas consumibles de carbono se llaman reacciones de reducción, lo contrario a la oxidación o combustión. Los ingenieros han estado explorando diferentes catalizadores para impulsar la reducción de CO2, pero hasta ahora estas reacciones han sido ineficientes y se basaban en metales preciosos caros como la plata.
“Lo que necesitábamos era una nueva familia de productos químicos con propiedades extraordinarias”, agregó.
Los científicos se basaron en unos compuestos nanoestructurados llamados dicalcogenuros de metales de transición (TMDCs), los cuales utilizaron catalizadores, con un líquido iónico no convencional que hizo el papel de electrolito, dentro de una célula electroquímica de dos compartimentos y tres electrodos.
El mejor de los catalizadores estudiados resultaron ser el diselenuro de tungsteno en nanocopos. “El nuevo catalizador es más activo; más capaz de romper los enlaces químicos del dióxido de carbono“, dijo Mohammad Asadi, responsable de la investigación.
Hay que destacar que el nuevo catalizador es mil veces más rápido que los catalizadores de metales nobles y de 20 veces más barato.
La tecnología debe ser adaptable, no sólo para su uso a gran escala, en parques solares, sino también para aplicaciones a pequeña escala, dice Salehi-Khojin. En el futuro, señala, puede resultar útil en Marte, cuya atmósfera está compuesta principalmente por dióxido de carbono, si se descubre también que el planeta tiene agua.