La naturaleza lleva millones de años guardando un secreto a plena luz del día: la fotosíntesis. Durante décadas, la ciencia ha perseguido el sueño de replicar este proceso para crear combustibles limpios y sostenibles, pero la "fotosíntesis artificial" siempre se ha topado con muros de ineficiencia y complejidad técnica. Hasta ahora.
En corto. Un equipo de investigadores chinos ha desarrollado un método que imita el proceso natural para transformar dióxido de carbono (CO2) y agua en los componentes básicos de la gasolina. Ya no hablamos de teoría abstracta; se trata de un sistema capaz de crear "combustible solar" sin depender de aditivos químicos costosos, acercándonos al santo grial de la energía renovable.
El avance, publicado recientemente en la revista Nature Communications, proviene de un equipo conjunto de la Academia de Ciencias de China y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong. Los investigadores han diseñado un nuevo material compuesto: trióxido de tungsteno modificado con átomos de plata (Ag/WO3).
En Xataka
La perovskita llevaba años fallando por dentro. La solución estaba en los pulpos
El fin de los "trucos" químicos. Lo verdaderamente revolucionario de este "polvo mágico" no es solo su composición, sino lo que consigue evitar. Hasta la fecha, la mayoría de intentos de fotosíntesis artificial hacían trampa: utilizaban "agentes de sacrificio", aditivos químicos orgánicos (como la trietanolamina) que facilitaban la reacción pero que se consumían irreversiblemente en el proceso, haciéndolo insostenible y caro a gran escala.
Este nuevo sistema rompe esa barrera. Según detalla el estudio científico, el catalizador logra la conversión impulsada por luz utilizando únicamente agua pura (H2O) como donante de electrones. Sin aditivos, sin trucos. El resultado de esta reacción es la producción eficiente de monóxido de carbono (CO). Aunque suena a sustancia nociva por sí sola, en la industria química esta molécula es oro puro: es un intermedio clave que, mezclado con hidrógeno, forma el "gas de síntesis" necesario para fabricar hidrocarburos complejos como el metanol o la gasolina sintética.
Combustible del aire. Estamos ante la puerta de entrada a los "combustibles solares". La importancia de este hallazgo radica en su capacidad para descarbonizar sectores que las baterías eléctricas no pueden cubrir fácilmente, como la aviación comercial o el transporte marítimo pesado.
Además, los investigadores destacan en su paper que han dado con una "estrategia universal". Su material (Ag/WO3) no es un invento aislado, sino un "cargador" versátil que puede acoplarse a diversos tipos de catalizadores (como la ftalocianina de cobalto, C3N4 o Cu2O) y mejorar su rendimiento de forma drástica. De hecho, al combinar este material con cobalto (CoPc), lograron una eficiencia 100 veces superior a la del catalizador actuando por su cuenta, igualando el rendimiento de los sistemas antiguos que usaban aditivos contaminantes. Es economía circular pura: capturar el gas que calienta el planeta (CO2) y convertirlo en un recurso valioso.
El secreto está en imitar a las hojas. Para entender cómo lo han logrado, hay que mirar una hoja de árbol. En la fotosíntesis natural, los procesos de romper el agua y fijar el CO2 están separados. Las plantas utilizan una molécula llamada plastoquinona (PQ) para transportar y "almacenar" temporalmente los electrones excitados por el sol antes de usarlos, actuando como un buffer de energía. Sin este almacén intermedio, los electrones se perderían antes de poder usarse.
Los científicos chinos se preguntaron: "¿Podemos construir una plastoquinona artificial?". Y la respuesta fue el tungsteno. El material desarrollado funciona como un reservorio de carga bioinspirado:
La batería: Bajo la luz solar, el tungsteno cambia su estructura química (una oscilación de valencia de W6+ a W5+), atrapando electrones de manera temporal como si fuera una micro-batería.El puente: Cuando el sistema necesita energía para convertir el CO2, los átomos de plata (Ag) actúan como un puente, liberando esos electrones almacenados justo en el momento preciso para recombinarse con los "huecos" del catalizador.
Esto resuelve el gran problema de la fotosíntesis artificial: la gestión del tiempo y la carga. Mientras el agua se oxida, el sistema "guarda" la energía solar para tenerla lista cuando entra el CO2.
Del laboratorio al mundo real. Lo mejor de esta investigación es que no se ha quedado en una simulación teórica bajo lámparas perfectas. El equipo construyó un dispositivo experimental equipado con una lente Fresnel (para concentrar la luz) y lo sacó al exterior para probarlo bajo luz solar natural.
Los datos del experimento al aire libre son reveladores:
Ritmo solar: El sistema comenzó a producir gas detectable desde las 9:00 de la mañana, alcanzando su pico de producción entre las 13:00 y las 14:00 horas, siguiendo fielmente la intensidad del sol.Durabilidad: El sistema demostró una robustez envidiable, manteniendo su eficacia durante ciclos de prueba de 72 horas sin mostrar una desactivación significativa.
Un puente hacia el futuro. Según reporta el South China Morning Post, este avance tiende un puente crítico entre la energía renovable y las aplicaciones industriales de alta demanda.
Los autores del estudio concluyen que su trabajo no solo elimina la necesidad de agentes de sacrificio insostenibles, sino que proporciona un principio de diseño versátil para construir sistemas fotocatalíticos autónomos. Aunque todavía queda camino para ver estaciones de servicio solares, la ciencia básica —el mecanismo para almacenar la energía del sol en un polvo químico— ya ha dejado de ser una teoría.
Imagen | Freepik
Xataka | Alemania ha tenido una idea loca para solucionar uno de los problemas de las renovables: cubrir un lago con paneles solares
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La noticia
Llevamos décadas soñando con la "gasolina solar" infinita. Un nuevo material inspirado en las plantas acaba de demostrar que es posible
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Xataka
por
Alba Otero
.
Llevamos décadas soñando con la "gasolina solar" infinita. Un nuevo material inspirado en las plantas acaba de demostrar que es posible
Científicos chinos crean una 'hoja artificial' de tungsteno que es 100 veces más eficiente creando combustible que los métodos anteriores
De residuo a recurso: así es el nuevo catalizador que transforma el CO2 en la base de la gasolina sin usar aditivos contaminantes
La naturaleza lleva millones de años guardando un secreto a plena luz del día: la fotosíntesis. Durante décadas, la ciencia ha perseguido el sueño de replicar este proceso para crear combustibles limpios y sostenibles, pero la "fotosíntesis artificial" siempre se ha topado con muros de ineficiencia y complejidad técnica. Hasta ahora.
En corto. Un equipo de investigadores chinos ha desarrollado un método que imita el proceso natural para transformar dióxido de carbono (CO2) y agua en los componentes básicos de la gasolina. Ya no hablamos de teoría abstracta; se trata de un sistema capaz de crear "combustible solar" sin depender de aditivos químicos costosos, acercándonos al santo grial de la energía renovable.
El avance, publicado recientemente en la revista Nature Communications, proviene de un equipo conjunto de la Academia de Ciencias de China y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong. Los investigadores han diseñado un nuevo material compuesto: trióxido de tungsteno modificado con átomos de plata (Ag/WO3).
El fin de los "trucos" químicos. Lo verdaderamente revolucionario de este "polvo mágico" no es solo su composición, sino lo que consigue evitar. Hasta la fecha, la mayoría de intentos de fotosíntesis artificial hacían trampa: utilizaban "agentes de sacrificio", aditivos químicos orgánicos (como la trietanolamina) que facilitaban la reacción pero que se consumían irreversiblemente en el proceso, haciéndolo insostenible y caro a gran escala.
Este nuevo sistema rompe esa barrera. Según detalla el estudio científico, el catalizador logra la conversión impulsada por luz utilizando únicamente agua pura(H2O) como donante de electrones. Sin aditivos, sin trucos. El resultado de esta reacción es la producción eficiente de monóxido de carbono (CO). Aunque suena a sustancia nociva por sí sola, en la industria química esta molécula es oro puro: es un intermedio clave que, mezclado con hidrógeno, forma el "gas de síntesis" necesario para fabricar hidrocarburos complejos como el metanol o la gasolina sintética.
Combustible del aire. Estamos ante la puerta de entrada a los "combustibles solares". La importancia de este hallazgo radica en su capacidad para descarbonizar sectores que las baterías eléctricas no pueden cubrir fácilmente, como la aviación comercial o el transporte marítimo pesado.
Además, los investigadores destacan en su paper que han dado con una "estrategia universal". Su material (Ag/WO3) no es un invento aislado, sino un "cargador" versátil que puede acoplarse a diversos tipos de catalizadores (como la ftalocianina de cobalto, C3N4 o Cu2O) y mejorar su rendimiento de forma drástica. De hecho, al combinar este material con cobalto (CoPc), lograron una eficiencia 100 veces superior a la del catalizador actuando por su cuenta, igualando el rendimiento de los sistemas antiguos que usaban aditivos contaminantes. Es economía circular pura: capturar el gas que calienta el planeta (CO2) y convertirlo en un recurso valioso.
El secreto está en imitar a las hojas. Para entender cómo lo han logrado, hay que mirar una hoja de árbol. En la fotosíntesis natural, los procesos de romper el agua y fijar el CO2 están separados. Las plantas utilizan una molécula llamada plastoquinona (PQ) para transportar y "almacenar" temporalmente los electrones excitados por el sol antes de usarlos, actuando como un buffer de energía. Sin este almacén intermedio, los electrones se perderían antes de poder usarse.
Los científicos chinos se preguntaron: "¿Podemos construir una plastoquinona artificial?". Y la respuesta fue el tungsteno. El material desarrollado funciona como un reservorio de carga bioinspirado:
La batería: Bajo la luz solar, el tungsteno cambia su estructura química (una oscilación de valencia de W6+ a W5+), atrapando electrones de manera temporal como si fuera una micro-batería.
El puente: Cuando el sistema necesita energía para convertir el CO2, los átomos de plata (Ag) actúan como un puente, liberando esos electrones almacenados justo en el momento preciso para recombinarse con los "huecos" del catalizador.
Esto resuelve el gran problema de la fotosíntesis artificial: la gestión del tiempo y la carga. Mientras el agua se oxida, el sistema "guarda" la energía solar para tenerla lista cuando entra el CO2.
Del laboratorio al mundo real. Lo mejor de esta investigación es que no se ha quedado en una simulación teórica bajo lámparas perfectas. El equipo construyó un dispositivo experimental equipado con una lente Fresnel (para concentrar la luz) y lo sacó al exterior para probarlo bajo luz solar natural.
Los datos del experimento al aire libre son reveladores:
Ritmo solar: El sistema comenzó a producir gas detectable desde las 9:00 de la mañana, alcanzando su pico de producción entre las 13:00 y las 14:00 horas, siguiendo fielmente la intensidad del sol.
Durabilidad: El sistema demostró una robustez envidiable, manteniendo su eficacia durante ciclos de prueba de 72 horas sin mostrar una desactivación significativa.
Un puente hacia el futuro. Según reporta el South China Morning Post, este avance tiende un puente crítico entre la energía renovable y las aplicaciones industriales de alta demanda.
Los autores del estudio concluyen que su trabajo no solo elimina la necesidad de agentes de sacrificio insostenibles, sino que proporciona un principio de diseño versátil para construir sistemas fotocatalíticos autónomos. Aunque todavía queda camino para ver estaciones de servicio solares, la ciencia básica —el mecanismo para almacenar la energía del sol en un polvo químico— ya ha dejado de ser una teoría.
