ICIQ coordina un consorcio europeo para la conversión directa de CO2 y H2O en combustibles sostenibles

El resultado final de este proyecto de investigación de fotosíntesis artificial, uno de los más grandes financiados por la Comisión Europea, consiste en un dispositivo autónomo capaz de convertir CO₂ y H₂O en combustibles mediante el uso de luz solar. Esta célula innovadora proporciona una eficiencia de conversión solar a combustible de más del 10 %, alcanzando densidades de corriente récord en el mundo sin el uso de materiales críticos. Esto demuestra que la sostenibilidad y la alta productividad también se pueden lograr con materiales escalables y de bajo coste.

Además, el equipo introduce el nuevo concepto de producir hidrógeno (H₂) y un elemento de almacenamiento de H₂ (formato) simultáneamente, siendo este último utilizado para producir hidrógeno en ausencia de luz solar. Esta solución permite por primera vez una producción continua (24/7) de hidrógeno mediante un dispositivo de hoja artificial. "A-LEAF fue un proyecto verdaderamente interesante y desafiante, y terminar con un prototipo altamente eficiente ha sido la guinda del pastel", afirma Javier Pérez-Ramírez del ETH en Zúrich.

Este enfoque se validó en una arquitectura compacta de celda de flujo electroquímico, con electrodos basados en Cu-S y óxido de Ni-Fe-Zn (para la reducción de protones y CO₂ y las reacciones de evolución de oxígeno, respectivamente) soportados en electrodos de difusión de gas, integrados con un módulo fotovoltaico de silicio de bajo coste. La célula funciona a una densidad de corriente de alrededor de 17 mA cm−2 y un voltaje de 2,5 V (estable durante > 24 horas y durante las operaciones de encendido y apagado), proporcionando una productividad de formato superior a 190 μmol h−1 cm−2.

Los resultados de este estudio allanan el camino hacia la implementación de sistemas asequibles de hoja artificial en el escenario energético futuro, brindando una solución sostenible al gran desafío de lograr la transición energética y transformar el actual modelo energético centralizado en uno distribuido. “Este es el primer ejemplo de una hoja artificial con un orden de magnitud de eficiencia superior a la hoja natural. Este gran paso no hubiera sido posible sin la estrecha interacción y colaboración de muchos centros de investigación con competencias multidisciplinares. Ahora estamos buscando implementar el próximo paso para realizar un prototipo a gran escala para demostrar la viabilidad industrial”, asegura la profesora Siglinda Perathoner de la Università degli Studi di Messina.

La tecnología A-leaf está lista para una mayor escala y optimización, con el objetivo final de construir un árbol artificial, apoyando así el sueño de un futuro sostenible. “Más allá de los números de productividad, nuestro mayor éxito fue reunir un equipo europeo de líderes mundiales en sus diferentes campos de investigación para trabajar juntos con un objetivo común: demostrar que una hoja artificial también puede funcionar cuando se construye exclusivamente con materiales asequibles ofreciendo un rendimiento récord en esta tecnología puntera”, concluye Galán-Mascarós.