La soñada tecnología de fotosíntesis artificial sale del laboratorio
«Desarrollamos un sistema de fotosíntesis artificial significativo que funciona directamente a través de la luz solar en entornos solares reales mediante el uso de células solares de silicio comercializadas»
Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Los investigadores coreanos se esfuerzan por hacer realidad la tecnología de fotosíntesis artificial para lograr la neutralidad del carbono o alcanzar un valor de emisión neta de carbono de 0. La fotosíntesis artificial es una tecnología que imita la fotosíntesis natural utilizando la energía de la luz solar recibida para convertir el dióxido de carbono en compuestos de alto valor, como etileno, metanol y etanol.
Sin embargo, las limitaciones económicas y técnicas han permitido que la investigación a pequeña escala sólo progrese en condiciones de laboratorio; esta investigación se ha clasificado en los campos de la investigación de las células solares y la investigación de la conversión del dióxido de carbono. La investigación a pequeña escala en condiciones de laboratorio sobre la implementación de la fotosíntesis artificial implica que todavía hay muchos obstáculos que deben ser superados para lograr aplicaciones prácticas.
Se informó de que el equipo de investigación dirigido por el Dr. Hyung Suk Oh y el Dr. Woong Hee Lee, del Centro de Investigación de Energías Limpias del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea, en colaboración con el Dr. Jae Soo Yoo, de la Universidad Kyung Hee, desarrolló electrodos catalizadores de tungsteno-plata con forma de rama de tamaño nanométrico que pueden adquirir monóxido de carbono en altos rendimientos del sistema de conversión electroquímica del dióxido de carbono. También pueden utilizarse para combinar el sistema de conversión de dióxido de carbono con células solares de silicio y conseguir un sistema de fotosíntesis artificial a gran escala que pueda funcionar en entornos solares reales.
El catalizador desarrollado puede aplicarse a los sistemas de producción de monóxido de carbono que operan convirtiendo el dióxido de carbono gaseoso en monóxido de carbono; éstos mostraron un aumento de más del 60% en el rendimiento de monóxido de carbono que el catalizador de plata convencional y permanecieron estables incluso después de 100 h de experimentación. Además, se estudió la mejora de la eficacia y la durabilidad del primero desde el punto de vista del material del catalizador mediante microscopía electrónica y análisis en tiempo real, y se descubrió que la estructura tridimensional del catalizador y la estructura cristalina de la forma de rama contribuían al alto rendimiento.
Los investigadores utilizaron además dicho catalizador para desarrollar un sistema de fotosíntesis artificial combinando un sistema de conversión de dióxido de carbono con células solares de silicio comercializadas de 120 cm2, y el sistema funcionó sin problemas. Este sistema exhibió una alta eficiencia de conversión de luz solar en compuestos del 12,1%, que es el valor más alto reportado para todos los sistemas de fotosíntesis artificial basados en células solares de silicio desarrollados hasta la fecha. El sistema también convirtió con éxito el dióxido de carbono en monóxido de carbono con una alta eficiencia únicamente en presencia de luz solar en un entorno exterior.
El Dr. Hyung Suk Oh, del KIST, declaró: «Hemos desarrollado un sistema de fotosíntesis artificial significativo que funciona directamente a través de la luz solar en entornos solares reales utilizando células solares de silicio comercializadas. Si la tecnología de fotosíntesis artificial de alta eficiencia puede ponerse en práctica basándose en este estudio, podremos reducir la emisión de gases de efecto invernadero convirtiendo el dióxido de carbono que se agota en las acerías y las plantas petroquímicas en monóxido de carbono, y podremos producir compuestos químicos básicos fabricados en las plantas petroquímicas mediante el método de fotosíntesis artificial, que practica la «neutralidad del carbono».»
Publicación originalWoong HeeLee et al.; «W@Ag dendrites as efficient and durable electrocatalyst for solar-to-CO conversion using scalable photovoltaic-electrochemical system»; Applied Catalysis B Environmental; 2021 .Mencionado por Química es
