Carrera científica hacia el desarrollo de la primera hoja artificial comercialmente viable

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El desarrollo de una hoja artificial comercialmente viable es uno de los retos que la comunidad científica lleva décadas intentando resolver. De materializarse, esta innovación permitiría obtener combustible líquido de la luz del sol, el agua y el dióxido de carbono con mucha más eficiencia que la fotosíntesis. Ahora, el experto Varun Sivara analiza el estado de casi medio siglo de trabajos, que podrían dar frutos de la mano de dos científicos que han consagrado su carrera a esta tecnología. Motivos no faltan, puesto que en ella se ve la cura a algunos de los principales puntos flacos de las energías renovables.

 

 

 

“Crearía un camino para almacenar energía solar de forma directa y asequible y, al mismo tiempo, produciría combustible libre de carbono” , detalla los huecos que la hoja artificial podría llenar Sivaram. El físico del Council on Foreign Relations acaba de publicar un nuevo libro, Taming the Sun. En él, el experto avanza lo que queda por hacer para que esta tecnología se haga realidad y, también, el papel que podría jugar, que se perfila como determinante. Podría transformar el sector del transporte ofreciendo incluso la posibilidad de lograr que el aéreo de larga distancia fuera sostenible”.

Es lo que anticipa este experto en un fragmento de su obra recogido por el MIT Technology Review. En él se desprende sin embargo que, a este camino, aún le quedan pasos por recorrer por un aspecto, que en realidad son varios, y que todavía se atraganta a los expertos. ¿Cómo combinar todas las tareas necesarias de forma asequible en costes y escalable?. Para resolver la cuestión, dar con los materiales adecuados y, además, abundantes y baratos, es un peldaño por el que habrá que pasar.

Encaminándose hacia él se han materializado avances, fundamentalmente en los dos pasos imprescindibles para obtener combustible líquido. Estos son el desarrollo de catalizadores que empleen la energía solar para que el agua se divida en hidrógeno y oxígeno. De otro lado, también han encontrado los científicos el camino para que el hidrógeno y el dióxido de carbono se conviertan en combustible de alta densidad energética.

El desarrollo de una hoja artificial comercialmente viable es uno de los retos que la comunidad científica lleva décadas intentando resolver. De materializarse, esta innovación permitiría obtener combustible líquido de la luz del sol, el agua y el dióxido de carbono con mucha más eficiencia que la fotosíntesis. Ahora, el experto Varun Sivara m analiza el estado de casi medio siglo de trabajos, que podrían dar frutos de la mano de dos científicos que han consagrado su carrera a esta tecnología. Motivos no faltan, puesto que en ella se ve la cura a algunos de los principales puntos flacos de las energías renovables.

“Crearía un camino para almacenar energía solar de forma directa y asequible y, al mismo tiempo, produciría combustible libre de carbono” , detalla los huecos que la hoja artificial podría llenar Sivaram. El físico del Council on Foreign Relations acaba de publicar un nuevo libro, Taming the Sun. En él, el experto avanza lo que queda por hacer para que esta tecnología se haga realidad y, también, el papel que podría jugar, que se perfila como determinante. Podría transformar el sector del transporte ofreciendo incluso la posibilidad de lograr que el aéreo de larga distancia fuera sostenible” .

Es lo que anticipa este experto en un fragmento de su obra recogido por el MIT Technology Review. En él se desprende sin embargo que, a este camino, aún le quedan pasos por recorrer por un aspecto, que en realidad son varios, y que todavía se atraganta a los expertos. ¿Cómo combinar todas las tareas necesarias de forma asequible en costes y escalable?. Para resolver la cuestión, dar con los materiales adecuados y, además, abundantes y baratos, es un peldaño por el que habrá que pasar.

Encaminándose hacia él se han materializado avances, fundamentalmente en los dos pasos imprescindibles para obtener combustible líquido. Estos son el desarrollo de catalizadores que empleen la energía solar para que el agua se divida en hidrógeno y oxígeno. De otro lado, también han encontrado los científicos el camino para que el hidrógeno y el dióxido de carbono se conviertan en combustible de alta densidad energética.

Tomando como punto de partida y de inspiración el modo en que las plantas dividen el agua, las aproximaciones hacia un generador solar de combustible son muy distintas. Dos de ellas destacan por lo avanzado del estado de las investigaciones y por el tiempo invertido en ellas. Se trata del trabajo de Nathan Lewis y de Daniel Nocera. Profesor del California Institute of Technology el primero, y de la Universidad de Harvard el segundo, ambos llevan décadas volcados al desarrollo de la hoja artificial. Por ello, Sivaram se detiene en sus avances, en los que estará la clave de la comercialización a futuro de esta innovación.

Así, la línea de investigación trazada por Lewis pasa por el desarrollo de un dispositivo de generación solar de combustible. Este lo que haría sería captar agua y luz del sol para aportar oxígeno e hidrógeno en estado gaseoso que podría aprovecharse para alimentar los vehículos o para generar energía para la red. Otro potencial uso del fruto de este equipo sería el de servir como materia prima para el desarrollo de combustibles de mayor complejidad.

Siguiendo esta tesis, el equipo liderado por Lewis ha logrado, por el momento, un prototipo con una eficiencia superior al 10%. El porcentaje, no obstante, está todavía a años luz del 30% de eficiencia que se estima que pueden alcanzar estos equipos, siempre que los materiales para el catalizador y los fotoelectrodos reúnan las condiciones que hacen falta. En el caso de Lewis, la apuesta fueron los catalizadores que se emplean en las refinerías de petróleo, además de un recubrimiento en dióxido de titanio. Sin embargo el trabajo continuará para afinar un aspecto, el de los materiales, que exige dar con el que sea barato, pero también seguro, robusto y eficiente. “Desafortunadamente, hasta ahora los investigadores solo han sido capaces de crear dispositivos que reúnen un máximo de tres de estas cuatro características”.

Con semejante desafío se topa al mismo tiempo Nocera, que ha llevado también a una eficiencia del 10%, pero no más allá, su propuesta de tecnología. En ella, el camino es distinto, puesto que el trabajo para la conversión de la luz del sol en combustible se realiza vía catalizador y bacterias. Además, él pretende saltarse un paso dentro del proceso.

De este modo, mientras que Lewis está centrado en la producción de hidrógeno, a Nocera le obsesiona la idea de pasar por encima de ese momento para, a partir de la luz, obtener directamente combustible que contenga carbono y que, sin más trámites, pueda sustituir a los actuales productos derivados del petróleo. Está persiguiendo un objetivo aún más difícil”, opina Sivaram sobre la apuesta del experto de Harvard que, apunta, parece más lejos de materializarse que las que abogan por sacar provecho de la luz del sol para generar hidrógeno.

E l juego por tanto para atinar y dar forma a este sueño de décadas está abierto. Ahora queda por ver en manos de cuál de estos expertos estará la carta ganadora para, finalmente, lanzar una propuesta que pueda llegar al mercado. El valor del paso lo expresa, en sus propias palabras, uno de los participantes en esta carrera científica, Nathan Lewis. “¿No se puede almacenar? Pues no hay energía a partir de las cuatro” . De ahí que, según Sivaram, la hoja artificial se considere “el Santo Grial definitivo: el reemplazo de los combustibles fósiles 100% limpio”.

Fuente Ecoinventos

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