NeoFronteras

Consiguen obtener combustible a partir de agua y luz solar usando un catalizador económico.

Foto real y esquema del sistema. Fuente: California Institute of Technology (Caltech) Jointly owned by California Institute of Technology and ETH Zurich.

Un nuevo esquema de reactor termoquímico permite producir combustible para automóviles a partir de la luz del sol, agua y dióxido de carbono. Si consiguen rebajar costes y aumentar el rendimiento se podría tener una fuente de energía de energía ecológica y prácticamente ilimitada que además permitiría su almacenamiento.
El método usa un concentrador de calor óptico para convertir el agua y el dióxido de carbono en hidrógeno y monóxido de carbono. Estos dos gases pueden ser combinados más tarde para producir hidrocarburos líquidos con los que hacer funcionar motores de explosión interna. Alternativamente se pueden usar también para producir metano, que es el principal compuesto del gas natural usado para consumo doméstico y en las centrales térmicas para producir electricidad.
Sossina Haile, del California Institute of Technology en Pasadena, dice que como la producción de estos compuestos es muy pura incluso pueden ser usados fácilmente en pilas de combustible, sistemas que son más eficientes que otros para producir energía eléctrica.
Según los investigadores implicados lo más excitante del descubrimiento es su versatilidad. Se puede usar tanto en las infraestructuras actuales como en las nuevas que están por venir. Añaden que sólo intentan conseguir que la energía solar pueda ser usada de una forma en la que la industria puede hacer que esté disponible bajo demanda.
Hace ya mucho tiempo que se consiguió convertir agua y dióxido de carbono en hidrógeno y monóxido de carbono, pero hacerlo de una manera barata y eficiente como para que proceso sea rentable no es sencillo. Parte del problema es la necesidad de usar catalizadores basados en elementos caros o escasos, como el platino o el paladio. Recordemos que un catalizador es algo que facilita una reacción química sin consumirse en el proceso.
Haile y su equipo tomaron una aproximación distinta al intentar usar óxido de cerio como material catalizador. El cerio es un elemento mucho más abundante y barato que otros usados para esta misma función. En concreto, el cerio es 100.000 veces más abundante que el platino en la corteza terrestre.
El nuevo método requiere dos pasos, el primero a alta temperatura (unos 1600 grados centígrados), que se consigue usando un concentrador solar, y otro a mucha menos temperatura.
Si la temperatura es alta el óxido de cerio (ceria) desprende átomos de oxígeno de su estructura cristalina, dejando vacantes en ella que pueden ser rellenadas. Básicamente el material libera oxígeno a alta temperatura y lo absorbe cuando la temperatura baja.
Para hacer el combustible se expone el material catalítico a alta temperatura para que así ceda oxígeno y luego a baja temperatura se le expone a agua y dióxido de carbono. Entonces el material roba oxígeno del agua y del dióxido de carbono, quedando hidrógeno y monóxido de carbono respectivamente.
Este resultado es producto de una colaboración internacional entre el Caltech y ETH Zürich (Suiza), dirigido por Aldo Steinfeld, que pertenece a la segunda institución. El trabajo ha sido publicado en Science.
El sistema consta de un reactor y un concentrador solar. El reactor consiste en un contenedor cilíndrico recubierto por óxido de cerio en el interior y unas tuberías de entrada y salida. El concentrador es básicamente un conjunto de espejos curvos que concentran la luz solar sobre un área dada.
Por un lado se mete una mezcla de vapor de agua y dióxido de carbono y por el otro sale hidrógeno y monóxido de carbono.
El rendimiento del sistema es de momento bajo, ya que sólo es del 1%, pero este experimento ha sido el primero y se espera poder aumentar el rendimiento del sistema para que así sea práctico y económico.
Los investigadores implicados ya están trabajando sobre nuevas ideas para mejorar el sistema, sobre todo en la mejora del reactor y el catalizador. Esperan conseguir nuevos materiales que trabajen a más bajas temperaturas y así mejorar la eficacia y aumentar la vida útil del sistema. ¿Terminarán aplicando conceptos de nanotecnología?

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3464

Fuentes y referencias:
Nota de prensa.