Según sus creadores, unas «hojas artificiales» flotantes que generan combustibles limpios a partir de la luz solar y el agua podrían llegar a funcionar a gran escala en el mar.
Las pruebas realizadas con estas hojas ligeras en el río Cam, en Cambridge, han demostrado que pueden convertir la luz solar en combustible con la misma eficacia que las hojas de las plantas. Si se amplían, los dispositivos podrían utilizarse en vías fluviales contaminadas, en puertos o incluso en el mar.
El grupo de investigación del profesor Erwin Reisner lleva varios años trabajando para resolver el problema de la descarbonización de industrias difíciles como la del transporte marítimo mediante el desarrollo de alternativas sostenibles a los combustibles fósiles.
Durante varios años, el grupo de investigación de Cambridge ha estado trabajando para abordar este problema mediante el desarrollo de soluciones sostenibles para la gasolina que se basan en los principios de la fotosíntesis.
En 2019, desarrollaron una hoja artificial que produce syngas, un producto intermedio clave en la producción de muchos productos químicos y farmacéuticos, a partir de la luz solar, el dióxido de carbono y el agua.
El prototipo anterior generaba combustible combinando dos absorbentes de luz con catalizadores adecuados. Sin embargo, incorporaba gruesos sustratos de vidrio y revestimientos protectores contra la humedad, lo que daba lugar a un dispositivo voluminoso.
Para la nueva versión de la hoja artificial, los investigadores se inspiraron en la industria electrónica. Pero el reto consistía en depositar los absorbentes de luz en sustratos ligeros y protegerlos contra la infiltración de agua.
Para superar estos retos, el equipo utilizó óxidos metálicos de capa fina y materiales conocidos como perovskitas, que pueden recubrirse en láminas flexibles de plástico y metal. A continuación, los dispositivos se cubrieron con capas micrométricas de carbono que repelen el agua y evitan que se dañen con la humedad. El dispositivo resultante era una hoja artificial que podía flotar en la superficie del agua.
Figura 1. La nueva versión de la hoja artificial es liviana y puede flotar en el agua
«Este estudio demuestra que las hojas artificiales son compatibles con las técnicas de fabricación modernas, lo que representa un primer paso hacia la automatización y la ampliación de la producción de combustible solar», afirma el Dr. Virgil Andrei, del Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge, coautor del artículo.
«Estas hojas combinan las ventajas de la mayoría de las tecnologías de combustible solar, ya que consiguen el bajo peso de las suspensiones de polvo y el alto rendimiento de los sistemas cableados».
Las pruebas de las nuevas hojas artificiales demostraron que podían dividir el agua en hidrógeno y oxígeno o reducir el CO2 a syngas. Las pruebas al aire libre de las hojas ligeras en el río Cam demostraron que podían convertir la luz solar en combustibles con la misma eficacia que las hojas de las plantas.
Los investigadores afirman que es la primera vez que se genera combustible limpio en el agua y que, si se amplían, las hojas artificiales podrían utilizarse en vías fluviales contaminadas, en puertos o incluso en el mar, y podrían ayudar a reducir la dependencia de la industria naviera mundial de los combustibles fósiles.
Aunque habrá que introducir mejoras adicionales antes de que estén listas para aplicaciones comerciales, los investigadores afirman que este avance abre nuevas vías de trabajo.
