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).
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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.
{ 7 } Comentarios
De acuerdo con todo excepto con:
“De este modo podemos obtenerlo [el CO] sin gasto energético externo a la vez que disminuimos el efecto invernadero.”
Al disminuir el consumo de gas para producir CO… ¿Que pasará con el gas liberado (ahorrado)?
Probablemente se consumirá, igual que el resto.
Solo aumentará la oferta disponible, nada más, contaminar y aumentar el efecto invernadero lo seguiríamos haciendo igual.
Saludos.
[Gracias por tu artículo, a pesar de todo me ha dado algo de esperanza.]
Hombre, lot - pues probablemente sí, el gas natural ahorrado se consuma por otro lado. De igual modo, puede que al eliminar CO2 del aire, los países industrializados produjeran más por otro lado y nos quedáramos igual. La naturaleza humana parece ser así de estúpida.
Pensamientos como el tuyo son descorazonadores, pero probablemente tienes razón. Ya me he deprimido por la mañana…
Muy buenas. Me ha llamado la atención lo original de la idea, pero no termina de convencerme mucho porque en el proceso se genera un residuo, una molecula de O… ¿No generará eso problemas porque esa molecuala se combine con el O2, generando ozono troposférico? En grandes cantidades es bastante perjudicial para la salud…
Parece evidente que deberíamos obtener casi toda la energía necesaria directa- mente del Sol: eólica(el Sol es el que produce elviento), paneles fotovoltaicos, hi- drólisis, romper CO2 como las plantas, repoblación selectiva plantas para bio- combustibles…etc…YA QUE DE LA ENERGIA (llamémosle) SOLAR INDIRECTA: CARBON e HIDROCARBUROS FOSILES (energía solar almacenada hace muchísi- mos años ) PARECE TAMBIEN EVIDENTE QUE YA HEMOS ABUSADO MUCHO. ¿ Cómo que el romper H2O ó CO2 no tendría beneficio neto ? Tanto el H2O co- mo el CO2 serían SIMPLES CADENAS DE TRANSMISION de la ENERGIA SOLAR a través de un almacenamiento intermedio de hidrógeno y de carbono ó de mo-nóxido de carbono. do de carbono
Gracias por tu comentario, Salvador, pero por favor, no cites cosas que no he dicho. Lo que se dice en el artículo es que la hidrólisis no tiene un efecto neto sobre la composición química de la atmósfera. Explícitamente digo que su ventaja es que almacenamos energía solar para convertirla en química y usarla cómo y cuándo queramos.
Realmente es preocupante como las personas opinan sin analizar a fondo la cuestión de la estrecha relación del CO2 atmosférico con la formación de nubes o vapor de H2o, y por sobre todo las velocidades de dispersión y transmisión de calor. Posteriormente enviare un cálculo para criaturas, donde simplemente se observa el volumen de la troposfera, las concentraciones de CO2 el consumo de combustible, la transformación de O(oxigeno) en CO2, la deforestación, y la tensión superficial de gases para la dispersión o formación de nubes. En fin me preocupa la falta de seriedad que hay de tras de las informaciones subministradas en la red
En realidad se incrementa el vapor de agua, por ende la humedad relativa del aire, pondríamos decir que contribuye en forma despreciable (faltaría evaluar volúmenes) a incrementar la masa nubosa, y por ende a incrementar el calentamiento global. Por otra parte se debe considerar que la superficie blanca de las nubes reflejan la luz solar, cosa que no sucede al impactar los rayos solares contra la superficie terrestre, ya que si choca contra piedras estas absorben el calor liberándolo lentamente por la noche, manteniendo disipando ese calor absorbido nuevamente al medio. Pero en relación al uso de del hidrogeno estoy totalmente de acuerdo, pero eso no soluciona el problema del CO2 mencionado insistentemente en esta pagina como que no tiene efectos!!. Creo que hay un error de apreciación conceptual en cuanto a los efectos del CO2, sobre el clima; Primero el CO2, es menos denso que el aire, por ende esta en la parte mas baja de la troposfera, Segundo; por sus propiedades físicas absorbe de manera muy eficiente la luz solar por su frecuencia de honda, ósea absorbe y la retiene, esto no sucede con las nubes vapor de agua ya que la nube blanca adsorbe el 25 % de la energía que es capas de absorber el CO2, Tercero, el CO2 actúa como un catalizado que no permite la condensación de las nubes, ya que una molécula de CO2 es capas de retener partículas de H2O a su alrededor de evitando así su acumulación y precipitación debido a la tensión superficial de las moléculas. Bueno en realidad hay mucho mas que podría explayarme en cuánto a los cálculos realizados par cada uno de los casos incluso calculando el balance energético a partir de la intensidad de la radiación solar sobre cada una de las etapas de la atmósfera y su disipación en cada una de ellas.
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