Redacción – Miércoles, 07 de Octubre de 2020

Energía solar

Unos fotocatalizadores semiconductores que absorben eficientemente energía solar podrían ayudar a reducir la energía necesaria para impulsar un proceso bioelectroquímico que convierta las emisiones de CO2 en productos químicos valiosos, según han demostrado los investigadores de KAUST.

Reciclar el CO2 podría reducir simultáneamente las emisiones de carbono a la atmósfera, mientras se generan sustancias químicas y combustibles útiles, explica Bin Bian, un estudiante de doctorado en el laboratorio de Pascal Saikaly, quien dirigió la investigación. “La electrosíntesis microbiana (MES), junto con un suministro de energía renovable, podría ser una de esas tecnologías”, dice Bian.

La MES explota la capacidad de algunos microbios de absorber CO2 y convertirlo en productos químicos, como el acetato. En la naturaleza, los microbios quimiolitoautótrofos metabolizan los minerales como fuente de energía en un proceso que implica el desplazamiento de electrones. Esta capacidad puede ser explotada para convertir el CO2 en productos de valor añadido si los microbios son alimentados con un flujo de electrones y protones procedentes de agua anódica descompuesta en una célula electroquímica.

En su último trabajo, en lugar de centrarse en el paso del CO2 al acetato, el equipo trabajó en la reducción de la entrada de energía para la producción de oxígeno molecular (O2) en el ánodo, una reacción que mantiene en equilibrio toda la célula. “En los sistemas MES, se cree que el proceso que consume más energía es la reacción de evolución del oxígeno (OER)”, explica Bian. Los investigadores han utilizado materiales anódicos captadores de luz, como el dióxido de titanio, que aprovechan la energía de la luz solar para ayudar a impulsar la OER. En su trabajo actual, el equipo investigó una alternativa prometedora para el fotoánodo, el material de captación de luz, el vanadato de bismuto.

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La imagen SEM muestra el biofilm catódico denso y uniforme, que comprende principalmente quimiolitoautótrofos, y podría servir como biocatalizador para la conversión eficiente de dióxido de carbono en acetato. (Foto: © 2020 KAUST)

El vanadato de bismuto absorbió energía de un rango mucho más amplio del espectro solar que el dióxido de titanio, haciendo que toda la célula MES fuera más eficiente, según mostró el equipo. “Obtuvimos una eficiencia de conversión solar-acetato del 1,65 por ciento, que es la más alta reportada hasta ahora”, dice Saikaly. “Esta eficiencia es alrededor de ocho veces mayor que la eficiencia del 0,2 por ciento de la fotosíntesis natural global, que es el proceso de la naturaleza alimentado por la energía solar para convertir el CO2 en moléculas ricas en energía”, señala Bian.

Hasta ahora el equipo ha mantenido a los biocatalizadores de microbios abastecidos con un flujo constante de electrones y CO2 para sostener su crecimiento. “El siguiente paso para nosotros es probar nuestro sistema bajo luz solar real y monitorear la resistencia de los biocatalizadores bajo una fuente de energía renovable intermitente”, dice Saikaly. (Fuente: NCYT Amazings)

https://noticiasdelaciencia.com/art/39741/iluminando-el-camino-hacia-el-reciclaje-del-dioxido-de-carbono