La Unión Europea ha permitido finalmente la venta de coches y furgonetas térmicos más allá de la citada fecha de descarbonización, siempre que solo utilicen combustibles sintéticos. A diferencia de los convencionales derivados del petróleo, estos se fabrican utilizando diversas fuentes de carbono, como biomasa, gas natural, carbón o incluso dióxido de carbono capturado de la atmósfera.
Un equipo de investigadores de Cambridge ha desarrollado una tecnología alimentada por energía solar que convierte el dióxido de carbono y el agua en combustibles líquidos y completamente limpios. Según publica la revista Nature Energy, pueden añadirse directamente al motor de un coche como combustible 'drop-in'.
Conocidos también como combustible sustituto o combustible directo, esta alternativa está diseñada para ser compatible y utilizada como reemplazo directo de los combustibles convencionales sin requerir modificaciones en los motores, en la infraestructura de suministro o en los vehículos existentes.
Cero emisiones y renovables, mejor que el bioetanol
El equipo aprovechó el poder de la fotosíntesis para convertir el CO2, el agua y la luz solar en combustibles multicarbono, etanol y propanol, en un solo paso. Estos combustibles tienen una alta densidad energética y pueden almacenarse o transportarse fácilmente. A diferencia de los combustibles fósiles, los solares producen cero emisiones netas de carbono y son completamente renovables. Además, no desvían ninguna tierra agrícola de la producción de alimentos, como sí requiere la mayoría del bioetanol.
Aunque la tecnología aún está en fase de laboratorio, los investigadores afirman que sus "hojas artificiales" son un paso importante en la transición hacia una economía basada en los combustibles fósiles.
El bioetanol se presenta como una alternativa más limpia a la gasolina, ya que se fabrica a partir de plantas y no de combustibles fósiles. Hoy en día, la mayoría de los coches y camiones que circulan por las carreteras lo hacen con gasolina que contiene hasta un 10% de etanol (combustible E10). Estados Unidos es el mayor productor mundial de bioetanol: según el Departamento de Agricultura, casi el 45% de todo el maíz cultivado en el país se destina a la producción de etanol.
"Los biocombustibles como el etanol son una tecnología controvertida, entre otras cosas porque ocupan tierras agrícolas que podrían utilizarse para cultivar alimentos", afirma el profesor Erwin Reisner, que dirigió la investigación.
Su equipo de investigadores, con sede en el Departamento de Química Yusuf Hamied, lleva varios años desarrollando combustibles sostenibles con cero emisiones de carbono. Para ello, utilizan hojas artificiales y se inspiran en la fotosíntesis, el proceso por el que las plantas convierten la luz solar en alimento.
Hasta la fecha, estas hojas artificiales sólo han sido capaces de fabricar sustancias químicas simples, como syngas, una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono que se utiliza para producir combustibles, productos farmacéuticos, plásticos y fertilizantes. Pero, para que la tecnología fuera más práctica, tendría que ser capaz de producir directamente sustancias químicas más complejas en un solo paso alimentado por energía solar.
Ahora, la hoja artificial puede producir directamente etanol y propanol limpios sin necesidad del paso intermedio de producir gas de síntesis. Los investigadores desarrollaron un catalizador a base de cobre y paladio. El catalizador se optimizó para que la hoja artificial pudiera producir sustancias químicas más complejas, en concreto los alcoholes multicarbónicos etanol y n-propanol. Ambos alcoholes son combustibles de alta densidad energética que pueden transportarse y almacenarse fácilmente.
Otros científicos han logrado producir sustancias químicas similares con energía eléctrica, pero ésta es la primera vez que se producen sustancias químicas tan complejas con una hoja artificial utilizando únicamente la energía del sol. "Hacer brillar la luz solar sobre las hojas artificiales y obtener combustible líquido a partir de dióxido de carbono y agua es un ejercicio de química asombroso", señala Motiar Rahaman, primer autor del artículo.
"Normalmente, cuando se intenta convertir CO2 en otro producto químico mediante un dispositivo de hojas artificiales, casi siempre se obtiene monóxido de carbono o gas de síntesis, pero aquí hemos sido capaces de producir un combustible líquido práctico utilizando sólo la energía del Sol -añade-. Es un avance apasionante que abre nuevas vías en nuestro trabajo".
De momento, el dispositivo es una prueba conceptual y sólo muestra una eficiencia modesta. Los investigadores están trabajando en la optimización de los absorbedores de luz para que puedan absorber mejor la luz solar y en la optimización del catalizador para que pueda convertir más luz solar en combustible.
También trabajan para que el dispositivo sea escalable y pueda producir grandes volúmenes de combustible, señalan los investigadores. "Aunque aún queda trabajo por hacer, hemos demostrado lo que estas hojas artificiales son capaces de hacer", afirma Reisner. "Es importante demostrar que podemos ir más allá de las moléculas más simples y fabricar cosas que sean directamente útiles a medida que nos alejamos de los combustibles fósiles", concluye.
