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Martes, 14 marzo 2017
Ciencia de los Materiales

Emulando hojas de vegetales para lograr una "hoja" artificial que recicla dióxido de carbono

Se ha conseguido un nuevo hito en la búsqueda de modos prácticos de reciclar el dióxido de carbono atmosférico (un gas con efecto invernadero) para elaborar con él combustibles, y alcanzar así una situación neutra, o sea una en la cual no haya un aumento neto de dióxido de carbono en la atmósfera gracias a que solo se libere en esta el que se ha retirado previamente de ella. Unos químicos han ideado un material que utiliza luz o electricidad para convertir el dióxido de carbono en monóxido de carbono (una fuente de combustibles) de la manera neutra antedicha, y con una eficiencia mayor que con cualquier otro método de extracción de carbono.

 

A menudo, quemar un combustible para obtener energía de él libera dióxido de carbono. Volver a convertir a este último en parte de un combustible precisa de al menos la misma cantidad de energía. Así que entre los científicos ha sido un objetivo prioritario intentar disminuir el nivel de energía necesario para la conversión.

 

Esto es exactamente lo que ha hecho el equipo internacional de Liang-shi Li, de la Universidad de Indiana en Estados Unidos: lograr la menor cantidad de energía necesaria hasta la fecha para propiciar la formación de monóxido de carbono. El material usado para ello, una compleja estructura de grafeno-renio, cuya conexión se logra a través de un compuesto orgánico, activa una reacción altamente eficiente que, explicado a grandes rasgos, convierte el dióxido de carbono en monóxido de carbono.

 

El monóxido de carbono es una materia prima importante en muchos procesos industriales. También sirve como medio de almacenamiento de energía en un combustible. Si se mantiene el equilibrio adecuado, quemar combustibles de esta clase no acarrea un aumento de carbono en la atmósfera, porque el liberado en ella no es mayor que el que previamente se retiró para elaborarlos.

 

El secreto de la eficiencia del material es el grafeno, porque su color oscuro absorbe una gran cantidad de luz solar. El grafeno es una capa de carbono con un átomo de espesor. En esta capa, los átomos de carbono están distribuidos formando una retícula hexagonal, que recuerda a la de un panal de abejas.

 

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El nuevo material emplea un complejo de grafeno (a la izquierda) para absorber luz y controlar la conversión de dióxido de carbono (arriba en el centro) en monóxido de carbono (a la derecha). (Imagen: Ben Noffke y Richard Schaugaard, Indiana University)

 

Se han estudiado desde hace tiempo materiales parecidos al nuevo para convertir dióxido de carbono en monóxido de carbono a través de luz solar. Pero estos materiales solo pueden utilizar una diminuta parte del rango de longitudes de onda disponible, principalmente en la banda ultravioleta. En cambio, el nuevo material aprovecha la potencia de absorción lumínica del grafeno para crear una reacción que utiliza luz solar en un rango de longitudes de onda mucho más amplio, concretamente hasta una longitud de onda de unos 600 nanómetros, lo que permite aprovechar una gran porción del espectro de la luz visible.

 

El nuevo paso que Li planea dar en esta línea de investigación y desarrollo es aumentar la eficiencia del material, incluyendo alargar su vida útil y permitir que pueda funcionar en una forma no líquida, dado que los catalizadores sólidos son más fáciles de utilizar en la gran mayoría de industrias. También está trabajando para reemplazar con manganeso el átomo de renio en la molécula base del material. El manganeso es un metal más abundante y menos caro que el renio.

 

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