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Fabricación de gasolina a partir de dióxido de carbono
Los químicos han demostrado que es posible utilizar la energía solar, combinada con el catalizador adecuado, para convertir el dióxido de carbono en una materia prima para fabricar una amplia gama de productos, incluidos los plásticos y la gasolina.
Divisor solar: Un semiconductor de color ámbar (fosfuro de galio), junto con contactos metálicos, es parte de un nuevo dispositivo que usa energía solar para dividir el dióxido de carbono y producir monóxido de carbono.
Investigadores de la Universidad de California en San Diego (UCSD) demostraron recientemente que la luz absorbida y convertida en electricidad por un electrodo de silicio puede ayudar a impulsar una reacción que convierte el dióxido de carbono en monóxido de carbono y oxígeno. El monóxido de carbono es un producto químico valioso que se usa ampliamente para fabricar plásticos y otros productos, dice Clifford Kubiak , profesor de química en UCSD. También es un ingrediente clave en un proceso para fabricar combustibles sintéticos, incluido el gas de síntesis (una mezcla principalmente de monóxido de carbono e hidrógeno), metanol y gasolina.
El trabajo es parte de un esfuerzo creciente para encontrar usos prácticos para el dióxido de carbono, uno de los principales gases de efecto invernadero, dice Philip Jessop , profesor de química en la Queen's University, en Ontario, Canadá. Convertir dióxido de carbono en monóxido de carbono es difícil de hacer, lo que, según Jessop, hace que el UCSD funcione de manera impresionante y emocionante.
Al menos al principio, dicho proceso no tendrá un impacto significativo en la reducción de los gases de efecto invernadero en la atmósfera, lo que requeriría operaciones a gran escala, dice Kubiak. Pero cualquier proceso químico que pueda desarrollar que utilice CO2 como materia prima, en lugar de convertirlo en un producto final, probablemente valga la pena. Añade que si los fabricantes de productos químicos van a producir millones de libras de plásticos de todos modos, ¿por qué no hacerlo a partir de gases de efecto invernadero en lugar de producir toneladas de gases de efecto invernadero en el proceso?
El sistema también puede ser parte de una solución a un problema continuo con la energía solar. Para que los paneles solares sean útiles cuando el sol no brilla, la electricidad que producen debe almacenarse. Una forma potencialmente práctica de hacerlo es convertir la energía eléctrica en energía química. Un enfoque popular es utilizar células solares para producir hidrógeno, que luego podría utilizarse en pilas de combustible. Pero el gas hidrógeno es mucho más difícil de transportar y almacenar que los combustibles líquidos, como la gasolina, que contienen mucha más energía en volumen que el hidrógeno. El sistema UCSD muestra que es posible utilizar la energía solar para producir monóxido de carbono que luego, junto con el hidrógeno, se puede convertir en gasolina. Actualmente, el monóxido de carbono está hecho de gas natural y carbón. Pero el dióxido de carbono es una materia prima más atractiva en parte porque es muy barata; de hecho, es algo que las empresas industriales pagarán para conseguirlo, dice Jessop. Hay muy pocos productos químicos que sean más baratos que los gratuitos, y el dióxido de carbono es uno de ellos, dice.
En el dispositivo prototipo, la luz solar atraviesa el dióxido de carbono disuelto en una solución antes de ser absorbida por un cátodo semiconductor, que convierte los fotones en electrones. Con la ayuda de un catalizador, los electrones reaccionan con el dióxido de carbono para formar monóxido de carbono en el electrodo. En el ánodo, un catalizador hecho de platino, el agua se convierte en oxígeno.
Para fabricar un combustible, el monóxido de carbono se puede combinar con hidrógeno para crear gas de síntesis en una tecnología conocida llamada proceso Fischer-Tropsch, que se ha utilizado ampliamente para fabricar gasolina a partir del carbón. Sin embargo, con el nuevo proceso de creación de gas de síntesis, los combustibles fósiles podrían resultar innecesarios.
El sistema, que Kubiak comenzó a desarrollar como una forma de producir oxígeno para misiones tripuladas a Marte, que tiene una atmósfera rica en dióxido de carbono, es todavía un trabajo en progreso. En el primer prototipo, solo la mitad de la energía necesaria para las reacciones fue suministrada por el sol, y el resto provenía de la electricidad exterior. Eso se debe a que los investigadores decidieron probar el concepto utilizando silicio como semiconductor. Ahora están trabajando con un semiconductor de fosfuro de galio, que tiene exactamente las propiedades electrónicas adecuadas para impulsar las reacciones necesarias utilizando solo la luz solar.
En esta etapa inicial (Kubiak dice que los sistemas comerciales podrían estar a 10 años de distancia), se desconoce la eficiencia y la economía de fabricar combustibles de esta manera. Kubiak dice que es probable que para aplicaciones a gran escala, su grupo necesite usar nanopartículas recubiertas de catalizador para aumentar el área de superficie, acelerando las reacciones.