Crean una “hoja artificial” produce hidrógeno verde por fotosíntesis
El mercado del hidrógeno verde está comenzando a ser
una realidad palpable. La disponibilidad de energías renovables, sobre todo
eólica y solar de bajo coste, para su uso en procesos de electrolisis que
extraen el hidrógeno del agua, se están popularizando. Sin embargo, los
investigadores saben que existen otras técnicas para lograr hidrógeno verde,
más limpias, energéticamente menos dependientes y muy eficientes. La
consecución de una “hoja artificial” trata de imitar el proceso de fotosíntesis
que realiza la naturaleza con las plantas para obtener hidrógeno con una alta
eficiencia.
La energía procedente de los recursos fósiles de la
tierra sigue dominando el mercado mundial del hidrógeno. Pero esta situación no
durará mucho tiempo. Las fuentes alternativas de energía son cada vez más
abundantes y ofrecen muchas más opciones industriales. Hasta ahora, la mayor
parte del hidrógeno verde que se produce se realiza mediante electrolisis,
empleando energía renovable para generar la corriente eléctrica que extrae el
hidrógeno el agua.
Este proceso es una paso de gigante cara a la
sostenibilidad. Sin embargo, requiere el empleo de energía renovables que actualmente
también son muy demandadas por otras actividades energéticas. Es decir, dedicar
energías limpias a la producción de hidrógeno reduciría su uso en otros campos.
Una manera de limar esta competencia es hacer que los procesos de electrolisis
sean más eficientes, pero eso no resolvería por completo el problema.
Otra forma de aliviar esta presión es desarrollar
vías alternativas para producir hidrógeno verde, como es su producción a partir
de materia orgánica o desechos industriales. Una fotosíntesis humana sería una
nueva y poderosa herramienta para obtener hidrógeno verde alternativo. Además,
proporcionaría una solución para producirlo en ubicaciones donde el desarrollo
de proyectos para generar energía limpia es inviable. La Universidad de Cambridge
está preparando la comercialización de una hoja artificial duradera y de bajo
coste. Este dispositivo puede flotar en canales o en otros flujos de agua.
La división fotoelectroquímica del agua (PEC)
apareció por primera vez en las publicaciones científicas en 1972. Desde
entonces, las investigaciones han continuado refinando y mejorando el proceso.
En 2011, el trabajo del profesor de Harvard Daniel Nocera sobre un sistema H2
sostenible, de bajo coste y alimentado por energía solar permitía el empleo de
esta técnica de manera doméstica, incluso en comunidades sin conexión a la red
eléctrica.
Si bien la electrólisis del agua ha acaparado
prácticamente toda la atención de los medios desde entonces, la investigación
con hojas artificiales ha continuado a buen ritmo en estos últimos años. La
idea básica que rige el proceso físico y químico de la hoja artificial es
bastante simple. Se basa en las llamadas celdas fotoelectroquímicas que se
sumerge en una solución a base de agua y se exponen a la luz, recreando así las
reacciones químicas de la fotosíntesis natural.
En relación con el proceso de electrolisis, según
los científicos, producir hidrógeno verde con sistemas fotoelectroquímicos es
mucho más eficiente. La investigadora de la Universidad de Purdue, Yulia Pushkar,
lo resumió en un comunicado de prensa el año pasado: “no existen limitaciones
físicas fundamentales con la fotosíntesis artificial”.
Teniendo como base la fotosíntesis natural, el
sistema puede alcanzar fácilmente una eficiencia del 60 %. “Si nos volvemos muy
ambiciosos, incluso podríamos imaginar un sistema de hasta un 80 % de
eficiencia”, agregó Pushkar. En contraste, la eficiencia de conversión solar
promedio de los paneles solares todavía está rodando el 20 %. Las versiones
especializadas pueden alcanzar eficiencias mayores, pero también son mucho más
caras que las de uso general.
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