Versión artificial de hoja vegetal para elaborar combustibles a partir de energía solar mediante fotosíntesis

Almacenar de modo eficaz y rentable energía renovable, como la solar o la eólica, es todavía un reto, y ello representa una barrera que impide forjar una economía basada en las energías limpias. Elaborar combustibles a partir de las energías renovables también ha sido un serio obstáculo tradicionalmente. Una meta muy buscada por científicos de todas partes del mundo es dar con un método rentable de producir combustibles usando solo luz solar, agua y dióxido de carbono, imitando el proceso natural de la fotosíntesis en las plantas y almacenando la energía en forma de combustibles químicos para su uso donde y cuando se necesite.

En los últimos años, el equipo de Nate Lewis, del Instituto Tecnológico de California (Caltech) en Pasadena, Estados Unidos, ha realizado importantes avances hacia este objetivo tan ambicioso, y ahora ha culminado el desarrollo del primer sistema completo, eficiente, seguro, integrado y alimentado solo por energía solar, para descomponer agua con el fin de producir combustibles basados en el hidrógeno.

El nuevo sistema de elaboración solar de combustible es comparable a una hoja de un vegetal en cuanto a funciones, aunque su aspecto sin duda es muy diferente. Consta de tres componentes principales: dos electrodos (un fotoánodo y un fotocátodo) y una membrana. El fotoánodo utiliza la luz solar para oxidar las moléculas de agua, generando protones y electrones así como gas oxígeno. El fotocátodo recombina los protones y electrones para formar gas hidrógeno. Una parte esencial del diseño es la membrana de plástico, que mantiene separados a los gases de oxígeno e hidrógeno. Si por accidente se permite que ambos se mezclen y se produzca una ignición, puede desencadenarse una explosión; la membrana permite que el combustible hidrógeno sea recogido por separado bajo presión, y empujado de forma segura hacia una tubería.

Un dispositivo fotoelectroquímico altamente eficiente utiliza la energía del Sol para descomponer agua en hidrógeno y oxígeno. El prototipo incluye dos cámaras separadas por una membrana semipermeable que permite la recogida de ambos productos gaseosos. (Foto: Lance Hayashida/Caltech)

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