Naturaleza Tecnologia

Trasladar hojas artificiales del laboratorio al aire

febrero 14, 2019
Patricia

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Trasladar hojas artificiales del laboratorio al aire

Las hojas artificiales imitan la fotosíntesis, el proceso por el cual las plantas usan agua y dióxido de carbono del aire para producir carbohidratos usando la energía del sol. Pero incluso las hojas artificiales de última generación, que prometen reducir el dióxido de carbono de la atmósfera, sólo funcionan en el laboratorio porque utilizan dióxido de carbono puro y presurizado de los tanques.

Pero ahora, investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago han propuesto una solución de diseño que podría sacar las hojas artificiales del laboratorio y llevarlas al medio ambiente. Su hoja mejorada, que utilizaría el dióxido de carbono -un potente gas de efecto invernadero- del aire, sería por lo menos 10 veces más eficiente que las hojas naturales para convertir el dióxido de carbono en combustible. Sus hallazgos se publican en la revista ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

«Hasta ahora, todos los diseños de hojas artificiales que han sido probados en el laboratorio utilizan dióxido de carbono de tanques presurizados. Para poder implementarlos con éxito en el mundo real, estos dispositivos necesitan ser capaces de 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 de carbón», dijo Meenesh Singh, profesor asistente de ingeniería química en la Facultad de Ingeniería de la UIC y autor correspondiente en el artículo.

Desenganchando el suministro presurizado de dióxido de carbono de estas hojas significa que deben tener una manera de recolectar y concentrar dióxido de carbono del aire para impulsar sus reacciones fotosintéticas artificiales.

Singh y su colega Aditya Prajapati, un estudiante graduado en su laboratorio, propusieron resolver este problema encapsulando una hoja artificial tradicional dentro de una cápsula transparente hecha de una membrana semipermeable de resina de amonio cuaternario y llena de agua. La membrana permite que el agua del interior se evapore cuando es calentada por la luz solar. A medida que el agua pasa a través de la membrana, atrae selectivamente el dióxido de carbono del aire. La unidad fotosintética artificial dentro de la cápsula está compuesta por un absorbedor de luz recubierto de catalizadores que convierten el dióxido de carbono en monóxido de carbono, el cual puede ser desviado y utilizado como base para la creación de varios combustibles sintéticos. El oxígeno también se produce y puede ser recolectado o liberado en el ambiente circundante.

«Al envolver la tecnología tradicional de hojas artificiales dentro de esta membrana especializada, toda la unidad es capaz de funcionar fuera, como una hoja natural», dijo Singh.

Según sus cálculos, 360 hojas, cada una de 1,7 metros de largo y 0,2 metros de ancho, producirían cerca de media tonelada de monóxido de carbono por día que podría ser utilizado como base para los combustibles sintéticos. Trescientas sesenta de estas hojas artificiales que cubren un área de 500 metros cuadrados podrían reducir los niveles de dióxido de carbono en un 10 por ciento en el aire circundante a 100 metros de la matriz en un día.

«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 significativo en la reducción de los gases de efecto invernadero en la atmósfera», dijo Singh.

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