Desde hace años se llevan explorando nuevas tecnologías para aprovechar al máximo la energía procedente del sol, vital para la vida en la Tierra. Los paneles fotovoltaicos son los dispositivos más populares al convertir la luz solar en electricidad. Incluso otros inventos buscan aprovechar esa luz para generar combustible, como un proyecto ideado en España o, en este caso, unas hojas artificiales ultrafinas que flotan en el agua.

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Unos científicos de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, han creado unas hojas artificiales flotantes que destacan por su capacidad para generar combustible limpio a partir de la luz solar, el agua y el dióxido de carbono (CO2). Unos dispositivos flexibles que se inspiran en la fotosíntesis, es decir, el proceso mediante el cual las plantas convierten la luz del sol en alimento.

Mientras que los paneles solares utilizan células fotovoltaicas para generar electricidad, estas hojas artificiales flotantes contienen unas celdas que emplean la energía del sol para estimular reacciones químicas que producen combustible, simulando así la fotosíntesis de las plantas. Estos dispositivos autónomos de bajo coste se podrían utilizar para generar una alternativa sostenible a la gasolina, según sus creadores.

Un dispositivo liviano

En 2019, el mismo grupo de científicos presentó una primera hoja artificial que producía gas de síntesis -un intermediario clave en la producción de muchos productos químicos y farmacéuticos- a partir de la luz solar, el dióxido de carbono y el agua. Un dispositivo que utilizaba dos absorbentes de luz con un catalizador de cobalto y que era voluminoso, ya que tenía un vidrio grueso y protectores contra la humedad.

"Las hojas artificiales podrían reducir sustancialmente el costo de la producción de combustible sostenible, pero debido a que eran pesadas y frágiles, eran difíciles de producir a escala y transportar", dijo Virgil Andrei, de la Universidad de Cambridge y autor principal del estudio. Durante estos años los científicos han buscado la forma de reducir los materiales que utilizan estos dispositivos para que pudieran flotar en el agua sin perder un ápice de su eficiencia.

Las hojas son ligeras y pueden flotar. Universidad de Cambridge Omicrono

Durante la fabricación de la nueva versión de la hoja artificial, los investigadores se inspiraron en la industria electrónica, especialmente en las técnicas de miniaturización que han permitido la creación de teléfonos inteligentes y pantallas flexibles. Para obtener una hoja artificial con un diseño liviano y resistente al agua, el equipo añadió óxidos metálicos de película delgada y perovskitas, que recubrieron en plástico, para capturar la energía de la luz del sol. 

Después, cubrieron las hojas artificiales con capas a base de carbono repelente al agua del grosor de un micrómetro, encargadas de evitar la degradación por humedad. Como resultado, los científicos han conseguido desarrollar un dispositivo que funciona y cuyo aspecto se asemeja al de una hoja real. Eso sí, aún trabajan en la técnica para recolectar las burbujas de gas de la hoja, por lo que por el momento este ingenioso invento no está disponible a nivel comercial.

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"Este estudio demuestra que las hojas artificiales son compatibles con las técnicas modernas de fabricación, lo que representa un primer paso hacia la automatización y la ampliación de la producción de combustible solar. Las hojas combinan las ventajas de la mayoría de las tecnologías de combustible solar, ya que logran el bajo peso de las suspensiones de polvo y el alto rendimiento de los sistemas cableados", señaló Virgil Andrei.

En fase de pruebas

Las nuevas hojas artificiales podrían colocarse en aguas abiertas de cualquier país para contribuir a la seguridad energética y, por tanto, se conseguiría evitar un mayor uso de la superficie terrestre. Por el momento, los científicos ya han probado estos dispositivos en el río Cam, cerca de varios lugares icónicos de Cambridge. 

Los investigadores probando la hoja artificial en el río Cam. Universidad de Cambridge Omicrono

Durante las pruebas realizadas, las hojas artificiales demostraron que son totalmente capaces de convertir la luz solar en combustible de manera tan eficiente como las hojas reales de las plantas. De hecho, lograron dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, y reducir el CO2 a gas de síntesis.

"Las granjas solares se han vuelto populares para la producción de electricidad; imaginamos granjas similares para la síntesis de combustible. Estas hojas podrían abastecer asentamientos costeros, islas remotas, cubrir estanques industriales o evitar la evaporación del agua de los canales de riego", apuntó Andrei.

Aún falta pulir el dispositivo, pero es la primera vez que se genera combustible limpio en el agua. Si se amplía su capacidad, estas hojas artificiales también se podrían usar en vías fluviales contaminadas, en puertos y en el mar. Incluso podrían ayudar a reducir la dependencia de la industria naviera mundial de los combustibles fósiles, según sus creadores.

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