Crean una forma de fotosíntesis artificial que puede arreglar la crisis climática

Un equipo de investigadores ha creado una forma artificial de fotosíntesis que podría reducir los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera y al mismo tiempo proporcionar energía solar, según informa la Universidad de Florida Central en un comunicado.

En un artículo publicado en la revista Chemistry Journal of Materials, los investigadores señalan que han conseguido un nuevo material que replica la fotosíntesis para generar energía limpia y reducir los niveles de CO2 en la atmósfera.

La nueva tecnología se basa en el hecho de que la energía solar puede ser capturada y almacenada directamente en los enlaces químicos de un material, o “combustible”, y luego ser usada cuando sea necesario. Estos combustibles químicos se denominan combustibles solares.

Lo que han hecho estos investigadores,  es desencadenar una reacción química en un material sintético llamado marco metal-orgánico (MOF) para descomponer el CO2 en materiales orgánicos que pueden usarse como combustible solar.

La reacción química en el MOF  la consiguieron usando una luz azul que imita la longitud de onda de la luz solar y convierte el dióxido de carbono en unas formas que pueden ser utilizadas como fuente de energía limpia. Este proceso, similar a la fotosíntesis natural, convierte así la energía luminosa en energía química.

“La confección de materiales que absorben un color específico de la luz es muy difícil desde el punto de vista científico, pero desde el punto de vista social hemos contribuido al desarrollo de una tecnología que puede ayudar a reducir los gases de efecto invernadero”, explica uno de los investigadores, Fernando Uribe-Romo.

Aislar la "buena" luz en el espectro visible para desencadenar una reacción química específica es algo delicado de conseguir y los materiales que pueden absorber la luz visible tienden a ser muy raros y costosos para la construcción de máquinas capaces de replicar la fotosíntesis artificial.

Para conseguir el resultado, que supera esos obstáculos, los investigadores han combinado titanio con moléculas orgánicas que actúan como pequeñas antenas que pueden absorber la luz azul. Gracias a esta combinación, el CO2 impregna las moléculas orgánicas, mientras que las antenas atrapan la luz y proporcionan electrones que el óxido de titanio utiliza para convertir el CO2.

Los test realizados durante la investigación en un tubo equipado con luces azules (un fotorreactor LED azul, una especie de cabina de bronceado) permitieron comprobar que el CO2 queda atrapado, mientras que la luz azul proporciona la energía necesaria para convertirla en combustible solar.

Luz y reacción química

Lo que han conseguido estos científicos es algo que la ciencia ha buscado durante mucho tiempo. Lo más difícil ha sido conseguir que la luz visible desencadene la transformación química.

Aunque los rayos ultravioleta tienen suficiente energía para conseguir la reacción en materiales comunes, como el dióxido de titanio, la radiación ultravioleta constituye solo alrededor del 4 por ciento de la luz que la Tierra recibe del Sol. El rango visible (las longitudes de onda del violeta al rojo) representa la mayor parte de la radiación solar, pero hay pocos materiales que aprovechen la luz de estos colores para inducir la reacción química que transforme el CO2 en combustible.

Según los científicos, para que el proceso sea viable a gran escala será necesario capturar un mayor espectro de luz visible, pero lo conseguido hasta ahora resulta muy prometedor para una aplicación capaz de estabilizar el clima de nuestro planeta.

En el futuro, esta nueva tecnología podría instalarse como estaciones distribuidas por una gran ciudad y que capturasen grandes cantidades de CO2, o también junto a una central eléctrica alimentada por carbón.

También podría instalarse en los tejados de las viviendas, para de esta forma limpiar el aire del entorno y obtener energía para calentar el agua, refrescar el ambiente doméstico en verano y calentar la casa en invierno. 

Referencia

Systematic variation of the optical bandgap in titanium based isoreticular metal–organic frameworks for photocatalytic reduction of CO2 under blue light. Journal of Materials Chemistry A. DOI: 10.1039/C7TA00437K