Investigadores trabajan en un enfoque de fotosíntesis artificial que utiliza luz solar para transformar CO2 en metano verde, lo que puede contribuir a que los dispositivos que funcionan con gas natural sean neutros en carbono.
Para seguir esta noticia es necesario tener claros tres conceptos:
- el metano es el componente principal del gas natural
- la fotosíntesis es el proceso a través del cual las plantas verdes usan la luz solar para producir alimentos a partir de dióxido de carbono y agua, liberando oxígeno como subproducto
- la fotosíntesis artificial a menudo tiene como objetivo producir combustibles de hidrocarburos, similares al gas natural o la gasolina, a partir de los mismos materiales de partida
Con estas tres variables, un grupo de investigadores trabaja en el desarrollo de un nuevo método de generación de metano.
Los expertos proceden de tres centros: la Universidad de Michigan, la Universidad McGill y la Universidad McMaster. Juntos han creado un nuevo catalizador que podría podría reciclar dióxido de carbono de chimenea en combustible de combustión limpia dentro de 5 a 10 años.
Catalizador de energía solar
El principal avance de este grupo de investigadores es que el equipo ha aprovechado corrientes eléctricas relativamente grandes con un dispositivo que debería ser posible producir en masa.
El catalizador de energía solar que han fabricado está hecho de abundantes materiales y funciona en una configuración que podría ser producida en masa.
No solo eso, aseguran que también es especialmente bueno para canalizar esa electricidad hacia la formación de metano, con la mitad de los electrones disponibles dirigidos hacia reacciones productoras de metano en lugar de hacia subproductos como el hidrógeno o el monóxido de carbono.
Al respecto, Baowen Zhou, un investigador postdoctoral en el grupo de Mi que trabaja en este proyecto ha dicho: “los dispositivos de fotosíntesis artificial anteriores a menudo operan a una pequeña fracción de la densidad de corriente máxima de un dispositivo de silicio, mientras que aquí operamos al 80 o 90% del máximo teórico utilizando materiales listos para la industria y catalizadores abundantes en la tierra”.
Metano verde con nanopartículas de cobre y hierro
El trabajo teórico y computacional del equipo ha identificado el componente clave del catalizador: nanopartículas de cobre y hierro.
Estos dos materiales se aferran a las moléculas por sus átomos de carbono y oxígeno, lo que le da tiempo al hidrógeno para dar el salto de los fragmentos de moléculas de agua al átomo de carbono.
El dispositivo es una especie de panel solar con nanopartículas de cobre y hierro. Puede usar la energía del sol o una corriente eléctrica para descomponer el dióxido de carbono y el agua.
La capa base es una oblea de silicio está coronada con nanocables, cada uno de 300 nanómetros (0,0003 milímetros) de alto y aproximadamente 30 nanómetros de ancho, hechos de nitruro de galio semiconductor.
Otro dato interesante: el dispositivo puede diseñarse para funcionar solo con energía solar, o la producción de metano puede amplificarse con un suplemento de electricidad. Alternativamente, funcionando con electricidad, el dispositivo podría funcionar en la oscuridad.
En la práctica, el panel de fotosíntesis artificial necesitaría estar conectado a una fuente de dióxido de carbono concentrado, por ejemplo, dióxido de carbono capturado de chimeneas industriales. El dispositivo también puede configurarse para producir gas natural sintético (gas de síntesis) o ácido fórmico, un conservante común en la alimentación animal.
