En la mateixa línia que actuacions com el Projecte Sunrise de què us vam parlar al butlletí núm. 31, ara és la Universitat de Cambridge qui ha presentat, després de set anys d'investigacions, una fulla artificial (per dir-ne així, atès que intenta emular la fotosíntesi vegetal) capaç de produir gas de síntesi a partir de la llum solar, l'aigua i el diòxid de carboni.
Estalviar recursos i no produir emissions carbòniques
En un article publicat a la revista Nature Materials el passat mes d'octubre, un equip d'investigadors de la Universitat de Cambridge va anunciar la fabricació d'una fulla artificial (se’n podria dir) capaç de produir un gas de síntesi a partir de la llum solar, l'aigua i el CO2, sense alliberament de CO2 suplementari. La fulla és fruit de prop de set anys de recerca al Christian Doppler Laboratory for Sustainable SynGas Chemistry, del Departament de Química de la Universitat de Cambridge, a Anglaterra. Els treballs de l'equip han comptat amb el suport financer del Govern austríac i de l'OMV (Österreichische Mineralölverwaltung, una companyia petroquímica austríaca).
Aquesta fulla artificial funciona així: la llum del sol és captada pels dos fotoabsorbidors de l’interior, que associen la seva activitat a un catalitzador de porfirina de cobalt (element relativament abundant en la natura). Amb l’aparell submergit en aigua, un dels fotoabsorbidors empra el catalitzador per produir oxigen, mentre que l’altre redueix respectivament el diòxid de carboni i l’aigua en monòxid de carboni (eficiència de conversió des de llum solar de 0,02%) i hidrogen (idem, 0,06%), i forma així les substàncies constituents d’un gas de síntesi convencional: en efecte, els gasos de síntesi es fabriquen actualment a partir d’una barreja d’hidrogen i de monòxid de carboni, i s’utilitzen per elaborar tot un seguit de productes de base, com carburants, adobs, productes farmacèutics o plàstics. Ara bé, en el procés de síntesi del gas s’alliberen certes quantitats de CO2. Així doncs, poder produir-lo d’una manera sostenible i sense cap emissió de CO2 associada, com diu haver aconseguit l’equip de Cambridge, constituiria una etapa crucial per a l’establiment d’una indústria química i energètica ambientalment sostenible, i per al tancament definitiu del cicle del CO2.
(© Virgil Andrei, Cambridge University)
Els responsables del nou aparell han pogut constatar a més que els fotoabsorbidors emprats funcionen correctament fins i tot en condicions de pluja o de cel cobert. D’aquesta manera, l’ús potencial d’aquesta tecnologia no es limita a indrets habitualment assolellats, o a l’època estival: pot funcionar pràcticament en qualsevol condició meteorològica, i des de l’alba al crepuscle.
Val a dir que ja existeixen altres dispositius de funció semblant a la d’aquesta fulla artificial, però generalment només són capaces de produir hidrogen. Segons l’equip de la Universitat de Cambridge, la raó per la qual ells sí que hi han pogut crear un gas de síntesi complet, i de manera sostenible, rau en la combinació de materials i de catalitzadors amb què han treballat. A més de la porfirina de cobalt ja esmentada (en substitució de l’argent o del platí que s’empren habitualment en els catalitzadors d’aquest tipus d’aparells), que permet produccions de monòxid de carboni més altes amb un cost menor, els investigadors fan esment de la perovskita millorada dels fotoabsorbidors, que proporciona una tensió i un corrent elèctric elevats per alimentar la reacció química de reducció del CO2 a CO. (Podeu accedir al detall del procediment seguint el vincle adjunt a l’article “Bias-free solar syngas production by integrating a molecular cobalt catalyst with perovskite-BiVO4 tandems”.)
L’equip cerca ara els mitjans per utilitzar la nova tecnologia en la producció de carburant líquid que pugui reemplaçar, per exemple, a la benzina, i vol fer-ho a més treballant en la línia de reduir tot el procés a una sola etapa, directament de l’aigua i el CO2 al combustible líquid (etanol, per exemple), sense una fase intermèdia de gas de síntesi.
Autors
Redactat per: Alfonso Martínez Jaume
Per saber-ne més: University of Cambridge, Nature Materials
