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El esfuerzo de la fotosíntesis artificial echa raíces
Si bien se desata un debate sobre el papel del gobierno en la financiación de la innovación energética, provocado por fallas de alto perfil de empresas respaldadas por el gobierno como Solyndra y A123 Systems, una estrategia federal de inversión en tecnología limpia menos controvertida ha estado avanzando silenciosamente, obteniendo apoyo bipartidista. Los denominados centros de innovación, centros de investigación multidisciplinarios destinados a emular los legendarios Laboratorios Bell mediante la combinación de la investigación científica con la tecnología aplicada, han logrado obtener financiación gubernamental continua incluso cuando el Congreso trabaja para recortar el presupuesto federal general.
Artificial leaf: Este prototipo del Centro Conjunto de Innovación de Fotosíntesis Artificial utiliza energía de la luz solar para aislar el hidrógeno del agua.
Dos años después de obtener la financiación por primera vez, uno de los centros actuales, un esfuerzo de Caltech centrado en el uso de la luz solar para producir combustibles líquidos, dice que ha logrado un progreso sustancial hacia dispositivos que convierten la luz solar y el agua en hidrógeno y oxígeno que podrían usarse para generar energía. un coche o generar electricidad a demanda. Finalmente, los investigadores esperan combinar el hidrógeno con el carbono del dióxido de carbono para hacer combustibles líquidos similares a la gasolina o el diesel.
Los investigadores han estado buscando lo que se conoce como fotosíntesis artificial durante décadas. El progreso ha sido lento y hacer que el proceso sea económico a gran escala sigue siendo un objetivo aparentemente lejano. El nuevo centro de innovación, que está destinado a recibir 122 millones de dólares durante cinco años, planea acelerar esta investigación reuniendo a un gran número de expertos en diferentes áreas, incluida la catálisis, la óptica y la tecnología de membranas.
Para acelerar el descubrimiento de materiales, los investigadores del centro de Caltech, que colaboran con investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y más de otros 20 centros de investigación, han desarrollado un proceso de impresión por chorro de tinta que puede producir millones de variaciones ligeramente diferentes en catalizadores prometedores. Cada muestra es tan pequeña como un píxel en una pantalla. También están desarrollando equipos que pueden probar rápidamente la actividad de cada catalizador. Acelerará drásticamente la tasa de descubrimiento de electrocatalizadores y fotocatalizadores de unos pocos candidatos al año a unos pocos cada pocos milisegundos, produciendo de miles a millones por día, dice Nate Lewis, director del Centro Conjunto para la Fotosíntesis Artificial.
Al mismo tiempo, el centro ha instalado impresoras 3-D avanzadas que pueden hacer prototipos de dispositivos para albergar los materiales absorbentes de luz y los catalizadores, alimentarlos con agua y separar y recolectar hidrógeno y oxígeno. Hasta ahora, los investigadores han construido dos de estos prototipos que pueden producir combustible a partir de la luz solar, aunque todavía no económicamente. El plan es tener al menos cuatro o cinco versiones diferentes de los dispositivos, cada una con diferentes fortalezas y debilidades. Los investigadores quieren múltiples versiones porque no pueden predecir dónde estará el próximo avance de materiales.
La idea de desarrollar nuevas tecnologías energéticas en centros de innovación es muy diferente del enfoque de ayudar a las empresas a escalar la fabricación a través de subvenciones o garantías de préstamos, como hizo el Departamento de Energía de EE. UU. En el caso de A123 y Solyndra. También es muy diferente de financiar proyectos de investigación en el programa ARPA-E, cuyo objetivo es realizar un avance específico en un laboratorio o una empresa, como el descubrimiento de un nuevo material prometedor, y demostrar su potencial en tres años, para ejemplo, construyendo una batería que funcione usando ese material.
Los centros de innovación reúnen a investigadores de muchos grupos diferentes para centrarse en lograr avances en problemas de larga data. Trabajan en muchos niveles diferentes, haciendo de todo, desde descubrir nuevos materiales y estudiar cuidadosamente cómo funcionan hasta diseñar y construir dispositivos que podrían usar esos materiales. Si bien ARPA-E otorga a proyectos individuales unos pocos millones de dólares, cada centro está destinado a recibir más de cien millones de dólares durante cinco años en reconocimiento de la mayor escala de los problemas que abordan.
Hasta ahora, se han financiado cinco centros de innovación, pero la financiación para su mandato de cinco años no está garantizada. El dinero debe asignarse todos los años y no se ha aprobado el presupuesto para el próximo año. Aunque los comités relevantes de la Cámara y el Senado apoyan el financiamiento continuo para los cinco, el Congreso enfrenta una presión cada vez mayor para encontrar lugares para recortar el gasto.