El Tamiz

Un equipo de la University of California en San Diego está tratando de hacer justo eso: construir un dispositivo que utilice la energía solar para producir oxígeno y monóxido de carbono a partir del dióxido de carbono atmosférico.

La mayor parte de los estudios recientes acerca de utilizar la energía solar para producir reacciones químicas se centran en la hidrólisis: es decir, romper la molécula de agua para obtener hidrógeno y oxígeno, de manera que podemos utilizar entonces el hidrógeno (en una combustión a la antigua o en una célula de combustible) para liberar de nuevo la energía (y el agua) realizando entonces un trabajo.

Las ventajas de este método son evidentes: almacenamos la energía solar convirtiéndola en energía química, para poder utilizarla cómo y cuándo nos convenga. Pero, por otro lado, el balance neto de materia en la atmósfera es nulo: absorbemos H₂O, pero al realizar la reacción inversa para obtener energía de nuevo, unimos hidrógeno con oxígeno para dar agua una vez más. Al final, nada cambia: hay el mismo vapor de agua en la atmósfera que había antes. Por otro lado, un método de generar energía que no tiene un efecto nocivo sobre la atmósfera es un método excelente.

Pero ¿y si hiciéramos algo más parecido a lo que realizan las plantas? Más específicamente, ¿y si absorbemos dióxido de carbono de la atmósfera y utilizamos la energía solar para romper la molécula? De ese modo, reduciríamos la cantidad de CO₂ en la atmósfera y así el tan temido efecto invernadero.

El problema más importante de este sistema es cómo obtener un beneficio neto, y voy a tratar de explicar por qué. Si, por ejemplo, rompiéramos la molécula de dióxido de carbono en carbono y oxígeno, tendríamos un combustible que podríamos utilizar cómo y cuándo deseáramos, es decir, carbono. Pero, claro, una vez quemásemos el carbono para liberar la energía almacenada, volveríamos a liberar el mismo dióxido de carbono que habíamos absorbido antes: el balance neto es, como en el caso anterior, nulo, y no conseguimos librarnos del CO₂.

Una posible solución es lograr obtener un beneficio no energético de la reacción: es decir, generar un compuesto que sea útil en sí mismo, no porque vaya a ser quemado posteriormente. De ese modo, estamos fijando el carbono y no volvemos a liberarlo a la atmósfera de nuevo. Ése es uno de los objetivos del estudio de la Universidad de California.

El dispositivo experimental que han construido los científicos consta de una capa de un semiconductor entre dos capas de catalizadores. El semiconductor convierte la energía solar que recibe en una pequeña corriente eléctrica (como los paneles solares fotovoltaicos), y los catalizadores utilizan los electrones generados para realizar una reacción redox con el dióxido de carbono: por un lado producen oxígeno molecular y por el otro monóxido de carbono.

Esta primera versión del sistema no es perfecta: en primer lugar, el semiconductor empleado (silicio) no produce la suficiente energía: la diferencia entre sus bandas de valencia y de conducción (el salto de energía que necesita un electrón para pasar de la una a la otra y que obtiene de los fotones que recibe el silicio) no es muy grande. Como consecuencia, la versión actual del aparato necesita, además de la energía solar, un aporte externo (vamos, que tiene que estar “enchufado” para funcionar). La segunda versión va a utilizar arseniuro de galio, que tiene un salto de energía mayor, y debería ser energéticamente autosuficiente.

Bien, pero ¿para qué demonios sirve el proceso además de para librarse de dióxido de carbono? Para producir monóxido de carbono….¿y para qué nos sirve eso?

Monóxido de carbono - más útil de lo que parece.

Aunque parezca mentira, para mucho. El CO tiene muy mala fama porque es muy venenoso, pero industrialmente es sumamente útil. En primer lugar, puede utilizarse para producir combustible: de hecho, los científicos anuncian esa ventaja en la publicación de su estudio, pero no veo tanto beneficio en esa utilización. Al hacerlo así, volvemos a estar como antes - liberamos de nuevo el dióxido de carbono a la atmósfera. Para eso, probablemente sea mejor realizar la hidrólisis.

Pero además se utiliza para muchas otras cosas - de hecho, es uno de los productos útiles normalmente extraídos del gas natural. El monóxido de carbono se emplea en la fabricación de detergentes, para obtener ácidos, metanol, diversos aldehídos, entre otras cosas. De este modo podemos obtenerlo sin gasto energético externo a la vez que disminuimos el efecto invernadero.

Ya han existido otros proyectos que utilizaban diversos sistemas para eliminar dióxido de carbono de la atmósfera y lo licuaban o fijaban el carbono, pero éste me parece especialmente interesante por dos razones: donde otros utilizaban energía eléctrica externa, éste utiliza energía solar, y además podemos obtener una substancia química industrialmente útil sin tener que depender de combustibles fósiles como el gas natural. Matamos dos pájaros de un tiro. Tiene buena pinta, y veremos cómo evoluciona la cosa en la nueva versión.

Para saber más: Artículo en Physorg, Monóxido de carbono (Wikipedia en español, poca información), Monóxido de carbono (Wikipedia en inglés, más completo).

El texto de ¿Y si rompemos CO2 en vez de H2O? , por Pedro Gómez-Esteban, salvo donde se mencione explícitamente, está publicado bajo Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 2.5 Spain License.