La rompedora 'gasolina' a base de agua y luz solar para estirar la vida del motor de combustión

Países de todo el mundo, España incluida, están buscando formas de abandonar los combustibles fósiles, promoviendo los medios de transporte eléctricos y desincentivando la venta de vehículos con motor de combustión interna. La fecha en Europa está fijada para 2035 y, si nada cambia, implicará llevar al desguace millones de vehículos que funcionan con diésel y gasolina, además de aumentar el uso de tierras raras, imprescindibles para fabricar las baterías de los coches eléctricos.

Antes que llegue ese temido momento, varias tecnologías pretenten prolongar la vida útil de estos vehículos, haciéndolos menos contaminantes. Hay desde materiales que pueden reducir un 90% los gases contaminantes, pasando por un revolucionario motor que mezcla el diésel con hidrógeno hasta combustibles sintéticos con un 75% menos de sustancias tóxicas. En esa misma dirección se presenta el último hallazgo de unos investigadores de la Universidad de Cambridge: han desarrollado un dispositivo que funciona con energía solar para convertir el dióxido de carbono y el agua en combustible líquido. Este, sin ningún proceso posterior, puede añadirse directamente al motor de un coche de combustión interna.

Sus avances, presentados en un artículo de la revista Nature Energy, pretenden en el crear una economía circular con cero emisiones netas. Para ello han aprovechado las oportunidades que ofrece la fotosíntesis artificial. Gracias a este proceso bioquímico, han conseguido en un solo paso etanol y propanol, combustibles multicarbono con una alta densidad energética que se pueden transportar y almacenar fácilmente.

El poder del sol

El grupo de investigación dirigido por el profesor Erwin Reisner, que dirige el Departamento de Química Yusuf Hamied de la Universidad de Cambridge, lleva varios años detrás de este objetivo. El proceso fundamental es imitar el que realizan las plantas cuando convierten la luz solar en alimento. A diferencia de las hojas naturales, las artificiales se encargan de convertir el dióxido de carbono y el agua en sustancias químicas aprovechables que pueden utilizarse en diversas industrias, ya sea la farmacéutica, la del plástico o la de los combustibles.

Hasta la fecha, los esfuerzos de Reisner y su equipo por obtener combustibles sostenibles con cero emisiones de carbono inspirándose en la fotosíntesis no habían sido suficientes. Fueron capaces de fabricar sustancias químicas simples, que necesitaban nuevos pasos, mezclas y un considerable gasto de energía para convertirse en un combustible verdaderamente útil.

Estas hojas artificiales flotan en el agua y pueden generar combustible. Universidad de Cambridge Omicrono

Ahora, han tenido éxito utilizando una hoja artificial con un catalizador a base de cobre y paladio, además de una célula fotovoltaica en tándem de perovskita y vanadato de bismuto. Este dispositivo optimizado ha sido capaz de producir sustancias químicas más complejas, los alcoholes multicarbónicos etanol y n-propanol, totalmente limpios y sin necesidad del paso intermedio de producir gas de síntesis. Ambos pueden utilizarse como biocombustibles directamente, ahorrando tiempo, energía y dinero en el proceso.

"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", afirma Motiar Rahaman, primer autor del artículo. Y es que otros científicos habían sido capaces de producir combustibles similares, pero no de manera tan directa y utilizando únicamente la energía del Sol.

Una hoja artificial independiente sujeta a un soporte de varilla metálica Motiar Rahaman Omicrono

De momento, eso sí, el dispositivo no es más que una prueba de concepto, con una eficacia bastante modesta y un ritmo muy lento de producción. Los investigadores siguen trabajando para que sus hojas artificiales puedan absorber mejor la luz solar y en la optimización del catalizador, para que pueda convertir más energía solar en combustible. 

"Aunque todavía queda trabajo por hacer, hemos demostrado lo que estas hojas artificiales son capaces de hacer", sostiene 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".

Biocombustibles

Todavía es muy difícil competir en precio y escala con los combustibles fósiles, pero desde hace años los biocombustibles se han convertido en una de las principales alternativas en todo el mundo para reducir la emisión de gases de efecto invernadero.

Están fabricados a partir de material vegetal u otras materias primas renovables, pero tienen un gran inconveniente. En EEUU, el mayor productor mundial de bioetanol, casi el 45% de todo el maíz cultivado en el país se destina a la producción de este combustible.

Los investigadores de la Universidad de Cambridge en su laboratorio Universidad de Cambridge Omicrono

"Los biocombustibles como el etanol son una tecnología controvertida, entre otras cosas porque ocupan tierras agrícolas que podrían utilizarse para cultivar alimentos", afirma el propio Erwin Reisner. Por eso apuesta por este combustible solar que, además de producir cero emisiones netas y ser completamente renovable, no necesita 'robar' terreno a la actividad agrícola, que puede centrarse en los cultivos y en las explotaciones ganaderas.

En España, los biocombustibles avanzan muy lentamente con respecto a otros países. Aquí, sólo algunas estaciones de servicio ofrecen E5 (que tiene un 5% de etanol), mientras en países como Francia van por el E85 (un carburante con el 85% de etanol). Los productores, reunidos bajo el paraguas de la Asociación Española de Bioetanol (Bio-E) se quejan de la alta fiscalidad y la falta de voluntad política para ofrecer una alternativa más ecológica y sostenible a la gasolina y el diésel tradicionales.

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