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Fotosíntesis artificial: la clave para crear metano a partir de CO2, agua y sol

En innumerables ocasiones, la ciencia ha imitado a la naturaleza para obtener nuevas tecnologías, fabricar nuevos materiales o diseñar fármacos. Muchas veces, se trata de imitar lo que vemos a nuestro alrededor para obtener algo que no podemos generar nosotros mismos como sí hacen algunas plantas o animales. Un ejemplo de estos avances es la fotosíntesis artificial, que sirve, por ejemplo, para generar electricidad.

Sin ir más lejos, la energía solar consiste en generar electricidad a partir de la energía del sol. Un proceso similar al que realizan las plantas mediante el proceso de fotosíntesis. Y siguiendo estos mismos principios, la fotosíntesis artificial puede llevarnos a producir otros combustibles. Como el hidrógeno verde o, en esta ocasión, el metano. Precisamente, científicos japoneses proponen generar metano empleando dióxido de carbono, agua y sol. De esta manera, se podrían sustituir combustibles fósiles como la gasolina empleando alternativas más sostenibles.

Aunque el metano es un potente gas de efecto invernadero, es un combustible muy efectivo gracias a que genera energía con poca cantidad. Y es el componente principal del gas natural. En la actualidad, el metano se emplea para generar electricidad, calentar viviendas, cocinar, alimentar toda clase de medios de transporte y también se utiliza para producir otros componentes como hidrógeno, metanol, ácido acético, etc. Es decir, que difícilmente encontraremos una alternativa mejor al metano. Pero para reducir su impacto climático, qué mejor que generarlo por métodos menos contaminantes.

Fotosíntesis artificial para obtener metano sostenible

Por un lado, en todo el mundo se están gestando proyectos que quieren aprovechar o capturar el CO2 que generamos para reducir el calentamiento global. Y, por otro lado, se buscan métodos más sostenibles para obtener metano u otros gases que sirvan de combustibles para transporte, calefacción o generación de electricidad. En el caso que comentamos, la idea es obtener metano reutilizando CO2 que ya se genera en actividades agrícolas o industriales, acompañado de agua y luz solar. Mediante fotosíntesis artificial. Es decir, imitando el proceso que realizan las plantas para capturar CO2 y obtener su sustento.

La investigación se titula Production of Methane by Sunlight-Driven Photocatalytic Water Splitting and Carbon Dioxide Methanation as a Means of Artificial Photosynthesis. Es decir, Producción de metano mediante la división fotocatalítica del agua impulsada por la luz solar y la metanización del dióxido de carbono como medio de fotosíntesis artificial. Y aparece publicada en ACS Engineering. Partiendo de una investigación previa, los científicos de las universidades de Tokio, Shinshu y otros centros de investigación tecnológica, han diseñado un sistema similar a una instalación de paneles solares del tamaño de un dormitorio. Pero en vez de captar los rayos del sol y generar electricidad, obtienen agua, CO2 y luz solar para obtener metano. 

Fotosíntesis artificial
Fuente: ACS Engineering. Agosto de 2023

En concreto, el equipo creó un conjunto de células de reacción, similares a los paneles solares, cada una de las cuales estaba recubierta con un fotocatalizador de titanato de estroncio (SrTiO3) potenciado con aluminio para ayudar a alimentar la reacción. Estas células recubiertas se llenaron de agua y se colocaron al sol. En esas condiciones, el agua se dividió en hidrógeno y oxígeno. Y el hidrógeno purificado se canalizó a la segunda parte del sistema. En esa segunda cámara, el hidrógeno reaccionó con el CO2, formando metano y agua. Un proceso de fotosíntesis artificial muy efectivo.

Buscando complementos a las energías renovables

Mientras no logremos electrificar por completo los medios de transporte o encontremos combustibles alternativos sostenibles, la fabricación de metano por métodos más limpios son una buena alternativa para no depender por completo de las energías renovables. Si bien no una solución definitiva. Además, combustibles como el metano se pueden almacenar con mayor facilidad que la electricidad.

Tal y como explican los investigadores japoneses en su extenso artículo, “el combustible se puede almacenar durante la noche. Puede contribuir a aplanar la inevitable dependencia día / noche en la recuperación de la energía solar. En segundo lugar, el hidrógeno producido se puede suministrar como material para la industria química. (…) El CO2 combinado con hidrógeno contribuye a la eliminación de CO2 de la atmósfera. En tercer lugar, estamos tratando de reducir el costo del equipo para la recolección de energía solar. El fotorreactor es esencialmente solo un recipiente transparente para la luz para confinar el agua y el fotocatalizador serán simples en comparación con otros tipos de dispositivos de recolección de luz. Esta es una ventaja importante en la implementación a gran escala para recolectar cantidades de energía industrialmente significativas”.

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