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07

Ene 2019

Combate a la polución con fotosíntesis artificial

Publicado por

La reducción de la emisión de contaminantes en la atmosfera es uno de los principales desafíos de la humanidad, que se ve delante de consecuencias diversas de esa situación: de complicaciones respiratorias a desastres naturales causados por el calentamiento global.  Científicos de la Universidad de New Hampshire, en los estados Unidos, desarrollaron una solución para el problema con impacto ampliado: un material que capta moléculas de gas carbónico y las transforma en materia prima para ser usada en la fábrica de combustibles. Todo eso utilizando energía solar. Detalles del trabajo fueron divulgados recientemente en el periódico Journal of the American Chemical Society.

Gonghu Li, profesor de química y ciencias de los materiales en la Universidad de New Hampshire y participante del estudio, cuenta que el primer desafío fue el uso de la energía alternativa. “Actualmente, podemos convertir la luz solar en electricidad usando paneles solares. Pero no es fácil almacenarla en larga escala, y la producción termina cuando el sol se pone.  Queríamos procurar algo que tuviera mayor poder de permanencia”, relata.

El equipe procuró materiales en la naturaleza que pudiesen almacenar energía solar y también quebrar moléculas de dióxido de carbono (CO2). Se depararon con componentes usados en estudios anteriores, pero de baja disponibilidad en la naturaleza, como platina.  Fue, entonces, que surgió la idea de usar la urea, comercialmente disponible. “Para la producción de nuestro material, calentamos la urea a una temperatura de 600 ºC, en un invernadero utilizado en laboratorio. Después de eso tratamiento, la urea transformase en uno semiconductor llamado nitreto de carbono”, explicó Gonghu Li.

El compuesto es formado por carbono, nitrógeno e hidrógeno y sofrió la adición de iones cobalto. El nuevo material, al absorber la energía del sol, genera electrones con poder suficiente para reducir el dióxido de carbono. “apenas algunas substancias pueden hacer eso, pero la mayoría de ellas es cara o de difícil producción. Una ventaja del nitreto de carbono es que ello es hecho de elementos abundantes en la tierra. Usamos productos disponibles, como la urea, para que la producción pueda ser ampliada”, explicó el especialista.

Reacción Fotoquímica    

Resultado de la reacción del material con el gas carbónico, el monóxido de carbono (CO), cuando combinado con moléculas de hidrógeno, puede ser usado en la fabricación de combustibles sintéticos. Eso mecanismo es llamado por los científicos de fotosíntesis artificial, por la similitud con el proceso hecho por las plantas. Como resultado de una reacción fotoquímica, el nitreto de carbono libera un grupo de electrones cuando la luz solar incide sobre ello. Esos electrones son el producto necesario para que los iones cobalto realicen la quiebra de las ligaciones químicas entre las moléculas de carbono y de oxígeno que forman el CO2.

Para testar las posibilidades del material, el grupo de investigadores aplicó luz artificial sobre ello, simulando la incidencia de luz solar. “El nitreto funcionó por más de 24 horas en un reactor cerrado, quebrando las ligaciones de las moléculas de gas carbónico, En un minuto, para cada ion de cobalto, una molécula de CO2 fue reducida. O sea, los iones de cobalto realmente ayudan en la reducción del dióxido de carbono”, afirmó Li.  De la energía fornecida por la luz artificial, 0,4% fue utilizada en la reducción del gas carbónico del ambiente.  “Eso número puede ser significativamente mejorado por la optimización del proceso”, cree el profesor.

Segundo Ivo Alxneit, investigador en el Laboratorio de tecnología Solar del Instituto Paul Scherrer, en Suiza, el valor es bajo, pero está de acuerdo con los patrones observados en las plantas.  “la producción de combustible fotosintético generalmente es dificultada por la baja eficiencia. Eso proceso puede ser comparado con la fabricación de bioetanol a partir de culturas de siembras. Ambos precisaran de áreas bastante grandes”. El investigador desarrolla un trabajo similar al de Gonghu Li, pero con un material compuesto por óxido de cerio y del rodio.

Uso de las sombras también desafía

O residuo del proceso desarrollado por los investigadores de la Universidad de New Hampshire puede continuar alimentando la cadena productiva, dicen los investigadores. Pero, segundo Vânya Pasa, profesora del Laboratorio de Ensayos de combustibles de la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG), el proceso no es tan simples. “Solo, el monóxico de carbono no es utilizado como combustible, Ello, en la verdad, es un contaminante. Por lo tanto, precisa ser convertido en hidrocarbonato, un componente básico de combustibles, a partir de la junción con moléculas de hidrogeno”, explica.

La especialista brasileña también destaca posibles aplicaciones del semiconductor desarrollado por los científicos de los EUA.  “Por ejemplo, en la chimenea de una fábrica, el dióxido de carbono que sería lanzado en la atmosfera podría ser convertido en CO, usando apenas la luz solar catalizada por el material desarrollado.  Además, el nitreto fue producido a partir de la degradación térmica de la urea, que es económica. Eso facilita la reducción del C02, lo que disminuya los problemas ambientales causados por la substancia”, explica.

A pesar de las proyecciones, Gonghu Li y el equipe ponderan que llevará un tiempo hasta tener el material en aparejos o dispositivos. La apuesta inicial es usar el semiconductor en la creación de electrodos. “Ellos serían capaces de reducir el CO2 en combustibles, con participación de la luz solar y de un circuito eléctrico”, explica. El grupo también comienza a pensar en soluciones para mejor combinar el material “con procesos industriales que conviertan el monóxido de carbono en combustibles)

 
Fuente: periódico Correio Braziliense – Edición del 07 de enero de 2019.
Texto traducido del portugués


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