Imaginemos una enorme granja solar en medio de una urbe donde se genera mucha contaminación (como Beijing o la Ciudad de México), y que en dicha granja no sólo utiliza la luz del Sol, sino que también se captura CO2 del aire y lo convierte en combustible quemable eficiente y de alta densidad energética. Los beneficios para las personas y el medio ambiente serían enormes.
El primer paso para que este proyecto sea una realidad lo han dado investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago (UIC), quienes diseñaron una celda solar que convierte, de forma barata y eficiente, el dióxido de carbono atmosférico directamente en combustible de hidrocarburo, utilizando la luz solar. Es un proceso parecido al que realizan las hojas de las plantas. La nueva celda solar no es fotovoltaica, sino fotosintética, como ha declarado Amin Salehi-Khojin, profesor asistente de Ingeniería Mecánica e Industrial en la UIC y autor principal del proyecto.
Amin Salehi-Khojin (izquierda) y Mohammad Asadi son los investigadores a cargo del proyecto. Foto: Cortesía de la Universidad de Illinois en Chicago/Jenny Fontaine.
Esta nueva “hoja artificial” suministra gas de síntesis, una mezcla de gas de hidrógeno y monóxido de carbono. El gas de síntesis puede ser quemado directamente o ser convertido en diésel u otros combustibles de hidrocarburos. Los investigadores utilizaron como catalizador el diselenuro de tungsteno, uniéndolo con un líquido iónico como electrolito dentro de dos compartimentos de una celda electroquímica de tres electrodos.
La hoja artificial se compone de dos celdas fotovoltaicas de silicio de triple unión, de 18 centímetros cuadrados, con las que captura la luz. El diselenuro de tungsteno y el líquido iónico están en el lado del cátodo; y en el lado del ánodo hay óxido de cobalto en el electrolito de fosfato de potasio. Cuando la luz solar de 100 watts energiza a la celda, el hidrógeno y el gas de monóxido de carbono burbujean desde el cátodo, mientras que los iones de oxígeno e hidrógeno libres se producen en el ánodo.
Los científicos participantes aseguran que el nuevo catalizador es 1,000 veces más rápido que los catalizadores de metales nobles… y 20 veces más barato. Agregan que esta tecnología puede ser adaptable no sólo en granjas solares, sino también en aplicaciones a pequeña escala. “En el futuro, ésta puede resultar útil en Marte, cuya atmósfera está compuesta principalmente por dióxido de carbono”, comenta Amin Salehi-Khojin.