El sistema imita artificialmente la fotosíntesis de los vegetales.
Ante el lento avance de las fuentes de energía renovables, que apenas generan el 0,7% de la electricidad que consumimos en el mundo, la ciencia trabaja a marcha forzada para encontrar fuentes de energía limpia más eficientes.
De todos los proyectos hay uno que acapara la mayoría de miradas; una tecnología para producir combustible del mismo modo que lo hacen las plantas, a través de la fotosíntesis.
Esta semana, investigadores del Departamento de Energía en Estados Unidos, concretamente, científicos del Lawrence National Berkeley Laboratory (Berkeley Lab), aseguran haber dado un paso crucial en esa dirección, tras crear lo que llaman un "bosque artificial”.
Energía de luz
Los árboles artificiales están hechos a base de silicona y óxido de titanio.
Según sus creadores se trata del primer "nanosistema" totalmente integrado para realizar fotosíntesis artificial, es decir, para producir hidrógeno a partir de luz y agua.
Hasta el momento se habían podido diseñar "hojas artificiales", pero en esta ocasión hablaríamos de un sistema integrado con una estructura que recuerda a la de un grupo de árboles.
De hecho, la estructura cuenta con unas unidades con tronco y ramas hechas de óxido de titanio, lo que según el investigador y químico Peidong Yang, hace que "estas estructuras se parezcan mucho a una selva artificial”.
El científico asegura que un sistema como éste es una solución ideal para obtener energía renovable sin emisiones de dióxido de carbono hacia la atmósfera.
"Hay suficiente energía en una hora de luz global como para cubrir las necesidades de todos los seres humanos durante un año”, subrayó.
Árboles de titanio
Uno de los retos de este tipo de sistemas es producir hidrógeno de la forma más barata posible y así poder competir con los combustibles fósiles.
Las actuales fuentes de energía renovable todavía juegan con desventaja, ya que requieren fuertes inversiones y la energía generada es difícil de almacenar y adecuar a las necesidades de los consumidores.
Es por ello que la fotosíntesis artificial es vista con buenos ojos por aquellos que creen que de esta forma se podrá aprovechar más eficientemente y de forma más económica la energía solar.
Para imitar la fotosíntesis realizada por las plantas, los investigadores usaron dos materiales semiconductores: la silicona y el titanio. La silicona se utilizó para el sistema generador de hidrógeno, mientras que el óxido de titanio para la generación de oxígeno.
Finalmente, se decidió dar al sistema una forma de árbol, porque comprobaron que así se lograba maximizar la eficiencia de todo el sistema.
Mucho trabajo por hacer
Los nanocables de silicona generan el hidrógeno y los de óxido de titanio extraen oxígeno del agua.
De este modo, tal y como hacen los árboles reales, esta red de árboles metálicos suprime el reflejo de la luz y deja al descubierto más área de superficie para la generación de combustible.
"Los electrones fotogenerados en los nanocables de silicona migran a la superficie para reducir los protones y generar hidrógeno, mientras los agujeros fotogenerados en los nanocables de óxido de titanio oxidan el agua para transformarla en moléculas de oxígeno”, explicó Yang.
Así logra replicarse un proceso conocido como "esquema Z", el mismo que realizan las plantas con la ayuda de la clorofila.
Estos árboles metálicos se colocaron en filas y en su conjunto actúan como una red integrada capaz de realizar la fotosíntesis con una eficiencia de 0,12% en conversión de la energía solar en combustible.
Aunque todavía es un porcentaje bajo, sus creadores afirman que el diseño de este sistema permitirá incorporar nuevos componentes recientemente descubiertos, lo que incrementará su eficacia.
"Confiamos en que seremos capaces de sustituir el óxido de titanio en un futuro próximo y aumentar así la eficiencia de conversión en un porcentaje de un dígito.
