Después de haber visto el sistema de fotosíntesis semi artificial, ahora los científicos lo han perfeccionado y han creado hojas artificiales flotantes para producir energía limpia a partir de la luz solar, el agua y el CO2, las cuales son autónomas, ultrafinas y flexibles, y podrían funcionar a gran escala en el mar, siendo una alternativa sostenible que no ocuparía espacio en tierra.
Mientras que los paneles solares utilizan células fotovoltaicas para generar electricidad, estas hojas artificiales flotantes contienen unas celdas que emplean la energía del sol para estimular reacciones químicas que producen combustible, simulando así la fotosíntesis de las plantas.
Cabe indicar que ya en 2019, habían desarrollado una hoja artificial que producía combustible syngas y gasóleo, combinando dos absorbentes de luz de perovskita con unos catalizadores de cobalto, sin embargo, llevaba gruesos sustratos de vidrio y revestimientos protectores contra la humedad que hacían que fuera un dispositivo voluminoso. Durante estos años los científicos han buscado la forma de reducir los materiales que utilizan estos dispositivos para que pudieran flotar en el agua sin perder un ápice de su eficiencia.
Ahora, para el diseño de las nuevas hojas artificiales flotantes para producir energía, los investigadores echaron mano de la industria electrónica, especialmente de las técnicas de miniaturización, y utilizaron óxidos metálicos de capa fina y materiales como perovskitas que pueden recubrirse en láminas flexibles de plástico y metal, y un catalizador de platino. A continuación, cubrieron los dispositivos con capas micrométricas de carbono que repelen el agua y evitan su daño con la humedad. El resultado final fue una hoja artificial que podía flotar en la superficie del agua y dividir esta en hidrógeno y oxígeno o producir los ingredientes del gas de síntesis.
«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. 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», afirma el Dr. Virgil Andrei, del Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge, coautor del artículo.
El equipo probó estas hojas artificiales flotantes en cursos de agua del río Cam en Cambridge y demostró que, por gramo, la producción era comparable a la de las hojas naturales: 0,58% de hidrógeno y 0,053% de monóxido de carbono. Estas cifras no parecen gran cosa, pero suponen una gran mejora con respecto a la versión anterior.
Además, las hojas artificiales flotantes para producir energía limpia también son escalables, ya que se han realizado pruebas con versiones de 1,7 cm2 hasta 100 cm2, con rendimientos que escalan con ellas.
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. Así pues, las nuevas hojas artificiales podrían colocarse en vías fluviales contaminadas, así como en aguas abiertas de cualquier país para contribuir a la seguridad energética y, por tanto, se conseguiría evitar un mayor uso de la superficie terrestre.
«Las granjas solares se han hecho populares para la producción de electricidad; nosotros imaginamos granjas similares para la síntesis de combustible. Podrían abastecer a asentamientos costeros, islas remotas, cubrir estanques industriales o evitar la evaporación del agua de los canales de riego», indica Andrei.
Fuentes: Europa Press cienciaplus, El Español omicrono y World Energy Trade