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La hoja artificial lista para el mundo real puede extraer dióxido de carbono del aire

Las plantas son pequeñas centrales eléctricas increíbles, que convierten la luz solar, el agua y el dióxido de carbono en energía. En los últimos años, los humanos han tratado de imitar esto con hojas artificiales, pero ha sido complicado de lograr. Investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago han diseñado una nueva versión que podría funcionar en condiciones reales, aspirando dióxido de carbono del aire y creando oxígeno y combustibles sintéticos.

Una de las primeras hojas artificiales salió de Harvard en 2011, utilizando la luz solar para dividir el agua en hidrógeno y gas. Otras versiones desde entonces han usado tecnologías similares para crear electricidad, combustibles líquidos, fertilizantes e incluso drogas. Actualmente, las hojas artificiales más prometedoras hacen un trabajo moderado de absorber dióxido de carbono, pero solo en condiciones de laboratorio.

"Hasta ahora, todos los diseños para hojas artificiales que se han probado en el laboratorio utilizan dióxido de carbono de tanques presurizados", dice Meenesh Singh, autor correspondiente del estudio. "Para poder implementarse con éxito en el mundo real, estos dispositivos deben poder extraer dióxido de carbono de fuentes mucho más diluidas, como el aire y el gas de combustión, que es el gas emitido por las centrales eléctricas que queman carbón".

Los investigadores de la UIC dicen que su nuevo diseño de hoja artificial está listo para el mundo real. Y suena sorprendentemente simple: es básicamente una unidad de fotosíntesis artificial antigua y tradicional, envuelta en una nueva cápsula transparente. Esta capa externa es una membrana semipermeable hecha de resina de amonio cuaternario, y está llena de agua.

La idea es que cuando el sol toca el dispositivo, el agua se evapora lentamente a través de esos poros. En su lugar, el dióxido de carbono es aspirado selectivamente desde el exterior. A su vez, ese gas se convierte en monóxido de carbono por la unidad de fotosíntesis artificial en el interior. A partir de ahí, el monóxido de carbono puede capturarse y usarse para diversos fines, como la fabricación de combustibles sintéticos. El oxígeno también es un subproducto, que también puede recogerse o simplemente liberarse al aire exterior, como lo haría una planta natural.

Los investigadores dicen que su diseño sería hasta 10 veces más eficiente en este proceso que una hoja natural. Si se reúnen suficientes en un solo lugar, eso podría producir una cantidad decente de combustible y hacer un buen trabajo de purificación del aire circundante.

El equipo calculó que en un día, 360 de estas hojas, cada una de 170 cm de largo y 20 cm de ancho (67 x 7.9 pulg.), Podrían producir media tonelada de monóxido de carbono y extraer el 10 por ciento del dióxido de carbono del aire durante unos 100 m (328 pies) alrededor de la configuración.

"Al envolver la tecnología tradicional de hoja artificial dentro de esta membrana especializada, toda la unidad puede funcionar en el exterior, como una hoja natural", dice Singh. "Nuestro diseño conceptual utiliza materiales y tecnología fácilmente disponibles, que cuando se combinan pueden producir una hoja artificial que está lista para ser desplegada fuera del laboratorio, donde puede desempeñar un papel importante en la reducción de gases de efecto invernadero en la atmósfera".

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