Descubren un Fotocatalizador para Fotosíntesis Artificial

Durante millones de años, las plantas verdes han empleado la fotosíntesis para capturar la energía de la luz solar y convertirla en energía electroquímica. Una meta que los científicos persiguen desde hace tiempo es desarrollar una versión artificial de la fotosíntesis que pueda usarse para producir combustibles líquidos a partir del dióxido de carbono y el agua. Unos investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (el Berkeley Lab) ahora han dado un paso crítico hacia esta meta con el descubrimiento de que los cristales de tamaño nanométrico de óxido de cobalto pueden llevar a cabo con eficacia la reacción fotosintética crítica de separar en sus componentes las moléculas de agua.

Heinz Frei, químico de la División de Biociencias Físicas del Berkeley Lab, condujo esta investigación con la colaboración de Feng Jiao.

Feng Jiao (izquierda) y Heinz Frei

La fotosíntesis artificial para la producción de combustibles líquidos ofrece la promesa de una fuente renovable, y neutra en carbono, de energía para el transporte, lo que significa que no se agotaría ni contribuiría al calentamiento global que resulta de quemar el petróleo y el carbón. La idea es mejorar el proceso que por largo tiempo ha servido a las plantas verdes y a ciertas bacterias, recurriendo a la estrategia de integrar en una sola plataforma sistemas que puedan capturar los fotones solares y sistemas catalizadores que puedan oxidar el agua; en otros términos, fabricar una hoja artificial.

La fotooxidación de las moléculas de agua en oxígeno, electrones y protones (los iones del hidrógeno) es un paso esencial en un sistema de fotosíntesis artificial.

La fotooxidación eficaz requiere de un catalizador que sea eficaz en su uso de los fotones solares y además lo bastante rápido para seguir el ritmo impuesto por el flujo solar, con el fin de evitar malgastar esos fotones. Los racimos de nanocristales de óxido de cobalto son suficientemente eficaces y rápidos, y también robustos (duran mucho tiempo) y abundantes. Cumplen, pues, perfectamente con la tarea.

Los investigadores creen que éste es un componente catalítico prometedor para desarrollar un sistema integrado viable de conversión de combustible solar.

Frei y Jiao van a llevar a cabo estudios adicionales para conocer mejor por qué los racimos de nanocristales de óxido de cobalto son fotocatalizadores eficaces y de gran velocidad, y también piensan buscar otros catalizadores eficaces de óxidos de metales.

Fuente:

www.newscenter.lbl.gov