La síntesis eficiente de combustibles a partir de CO₂, agua y energía solar podría acabar con uno de los mayores problemas actuales
Las plantas dominaron el secreto hace cientos de millones de años y, antes que ellas, las cianobacterias eran capaces de crear moléculas orgánicas para guardar energía y alimentarse mediante la luz solar. ¿Por qué los humanos no conseguimos crear una tecnología similar que ayude a reducir los gases de efecto invernadero y, a la vez, nos proporciones combustibles líquidos? Lo cierto es que este proceso ya existe y tiene el acertado nombre de “fotosíntesis artificial”. En esta fotosíntesis, la electricidad generada mediante placas solares no se almacena en baterías, si no que las placas se utilizan para producir hidrógeno, cuyo almacenamiento es más sencillo. Sin embargo, tanto los vehículos, como muchas industrias funcionan mayoritariamente mediante la quema de gas natural o derivados del petróleo, y esos motores y calderas pueden no estar preparados para sustituir sus combustibles por otros más modernos.
En busca de la sostenibilidad
En la actualidad la mayor cantidad de bioetanol que se produce proviene de la agricultura, lo que es objeto de acalorados debates sobre la sostenibilidad de este. Al dedicar tierra de cultivo para producir estos combustibles, se eliminan tierras de pasto y de agricultura de consumo, lo que genera malestar en la población, ya que pueden verse en una situación de escasez de alimentos que sería evitable en otras situaciones. Además, se han de utilizar ingentes cantidades de productos fertilizantes y pesticidas que pueden contaminar y romper el equilibrio los ecosistemas de los alrededores. Por ello, encontrar otras vías de producción alternativas puede ayudar a mitigar estos problemas éticos y sociales, además de ayudar a mejorar la tecnología para el futuro.
Según las estimaciones del ministerio de agricultura de Estados Unidos, casi el 45% del maíz que se produce en el país se utiliza para generar bioetanol. Para seguir con el proceso existen varias vías, aunque hay dos principales: una que conlleva un molido en seco para producir harina y su posterior fermentación; y otra de molienda húmeda en la que el producto intermedio es una melaza. El resultado de ambas vías es similar, la producción de bioetanol y otros derivados. Ahora bien, uno de los mayores problemas con ambos procesos está relacionado con el uso del agua ya que, según las estimaciones, se requiere aproximadamente 3 veces más agua para producir un litro de bioetanol que para refinar un litro de combustibles fósiles. Es por esto por lo que, debido a la situación de crisis climática, este tipo de producción dista de ser la ideal.
Una hoja artificial
Un artículo publicado en la prestigiosa revista Nature Energy muestra un estudio en el que investigadores de la Universidad de Cambridge han desarrollado un catalizador capaz de producir bioetanol y n-propanol directamente a partir de la luz solar. Se trata de un paso importante en el campo ya que, hasta la fecha, con este método únicamente se había conseguido producir una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono denominado syngas. En palabras del primer autor del artículo, el Dr. Motial Rahaman: <<Hacer brillar la luz solar sobre las hojas artificiales y obtener combustible líquido a partir de dióxido de carbono y agua es un poco de química asombrosa, normalmente, al intentar convertir CO2 en otro producto químico utilizando un dispositivo de “hoja artificial”, casi siempre se obtiene syngas, pero aquí hemos sido capaces de producir combustible líquido utilizando únicamente la energía del Sol. Es un avance apasionante que abre nuevas líneas en nuestro trabajo>>.
El dispositivo todavía está en fase de desarrollo, por lo que no es viable para uso comercial y sus rendimientos son modestos, pero se trata de una base sólida para explorar las posibilidades de esta tecnología. En el trabajo, los investigadores recalcan que aún se necesitan años de trabajo para escalar la célula solar y que produzca mayores volúmenes de combustible. Aunque este tipo de trabajos son los que sientan las bases para un futuro más sostenible, conviene ser prudentes y no poner todos los huevos en la misma cesta, si no abrir otras líneas de investigación que nos permitan diversificar la producción de combustible. Cada vez más iniciativas sostenibles van comiéndole el terreno a los derivados del petróleo. Estos años venideros pueden ser cruciales para que los ecosistemas puedan seguir estando en un equilibrio, y debemos asegurar que, en un futuro, el planeta pueda seguir siendo habitable.
Referencia biblográfica: Rahaman, M., Andrei, V., Wright, D. et al. Solar-driven liquid multi-carbon fuel production using a standalone perovskite–BiVO4 artificial leaf. Nat Energy (2023). https://doi.org/10.1038/s41560-023-01262-3
