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lunes, febrero 6, 2023

Nuevos materiales imitan la fotosíntesis artificial para crear fuente de energía limpia y sostenible

Sin dudas este es uno de los “santos griales” de la investigación científica: descubrir una forma de replicar el proceso natural de la fotosíntesis, de tal manera que la luz podría ser fácilmente convertida en energía para otros fines, al igual que lo hace una planta.

Desde EEUU nos llega la noticia de que un grupo de científicos ha descubierto un material que les permite imitar este sistema para crear una fuente limpia y sostenible de energía, una fotosíntesis artificial inducida por el ser humano y que podría tener innumerables aplicaciones.

De las plantas al laboratorio

Un grupo de investigadores de la Universidad del Estado de Florida ha descubierto un método de utilización de óxido de manganeso, también conocido como birnesita, para capturar la luz del sol y luego usar esa energía solar con el fin de inducir una reacción de oxidación y lograr la descomposición de agua (H2O) en hidrógeno (H) y oxígeno (O2).

Este proceso de oxidación es el mismo que se produce durante la fotosíntesis y mediante la replicación de esta etapa que en la naturaleza solo realizan los vegetales de hojas verdes, sería posible obtener una nueva forma de producir energía a través de un mecanismo sencillo, económico y práctico.

«En teoría, estamos ante la que sería ser una fuente de energía realmente autosustentable», dijo José L. Mendoza-Cortés, un profesor de Ingeniería Química. «Quizás en el futuro, la gente podría poner este material en el techo de sus casas con el fin de convertir el agua de lluvia en energía, únicamente con la ayuda del sol.»

Del H2O al H + O

Lo mejor de todo, es que el uso del óxido de manganeso en este tipo de procesos sería un método totalmente neutro en la producción de fuentes de energía como combustible en base al hidrógeno y no tendría ningún impacto negativo en el Medio Ambiente, ya que no se generan residuos de carbono.

Una vez producido, el hidrógeno se puede utilizar como un combustible, ya que éste se quema combinándose con el oxígeno del aire, liberando una importante cantidad de energía en el proceso y dejando como único residuo: agua (H2O).

En la actualidad la creación de combustibles en base de hidrógeno necesita de la intervención de combustibles fósiles, por lo que esta nueva tecnología resulta altamente esperanzadora y un gran paso en la búsqueda de energías alternativas, renovables y no contaminantes.

Tras probar muchas opciones tratando de encontrar un material que fuera capaz no solo de facilitar el proceso de descomposición del agua, sino que también pudiera captar la energía del sol, los investigadores se enfrentaban a dos importantes retos iniciales: el material utilizado no debía ser muy caro y habría de poseer características que le impidieran oxidarse cuando entrase en contacto con el agua.

Un material accesible

La respuesta que se les ocurrió a Mendoza-Cortés y a su equipo y que se describe en el  artículo que publicaron en el Journal of Physical Chemistry  fue la de desarrollar un material compuesto por varias capas de óxido de manganeso.

Sin embargo, tuvieron que ir quitando capas hasta conseguir el grosor exacto que estaban buscando, para que éste resultase efectivo a la hora de atrapar la luz eficazmente y a un ritmo mucho más rápido, al tiempo que no encareciera los costos de producción.

Según los investigadores, esta capa de óxido de manganeso ofrece lo que se llama “un intervalo de banda directo”, mientras que cuando trabajaban con múltiples capas el espacio de banda resultaba indirecto. La luz penetra en cada tipo de material de una manera diferente, pero su energía sólo puede ser capturada y almacenada cuando los mismos alcanzan esta banda directa con eficacia.

Lo mas notable de dicho material, según explican los investigadores que lo desarrollaron, es que una sola capa es mucho más eficaz en la captación de la energía que el uso de varias, lo cual resulta altamente satisfactorio con fines prácticos, pues hace descender los costos de producción y por tanto será más fácil de fabricar y más accesible.

Según explica Mendoza-Cortés: el proceso será » barato, eficiente y no serán necesarias una  gran cantidad de capas con el fin de capturar la luz solar básica y suficiente para poder llevar a cabo la generación del combustible.»

Un futuro promisorio

Si bien es pronto todavía para dar por finalizadas las investigaciones y no hay una expectativa real acerca de sobre el tiempo que debemos esperar, antes de tener fabricado este tipo de material con fines de uso doméstico, los investigadores ya prevén que una de las posibles aplicaciones para el mismo, podría ser que la gente tuviera generadores de energía en las azoteas de sus casas, sin necesidad de recurrir a la energía eléctrica y sin contaminar.

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