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Emergencia de la tecnología de fotosíntesis artificial

La tecnología de la fotosíntesis artificial de ensueño se aventura desde el laboratorio
Catalizador de dendrita de plata 3D basado en semillas de tungsteno y soporte de carbono. Crédito: Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST)

Los investigadores coreanos se esfuerzan por convertir la tecnología de fotosíntesis artificial en realidad para lograr la neutralidad de carbono o lograr un valor de emisión neta de carbono de cero. 


por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología


La fotosíntesis artificial es una tecnología que imita la fotosíntesis natural mediante el uso de la energía solar recibida para convertir el dióxido de carbono en compuestos de alto valor como etileno, metanol y etanol. Sin embargo, las limitaciones económicas y técnicas han permitido que la investigación pertinente progrese solo en las condiciones de laboratorio; esta investigación se ha clasificado en los campos de investigación de células solares e investigación de conversión de dióxido de carbono. La investigación a pequeña escala en condiciones de laboratorio sobre la implementación de la fotosíntesis artificial implica que todavía existen muchos obstáculos que deben superarse para lograr aplicaciones prácticas.

Se informó que el equipo de investigación dirigido por el Dr. Hyung Suk Oh y el Dr. Woong Hee Lee del Centro de Investigación de Energía Limpia del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea en colaboración con el Dr. Jae Soo Yoo de la Universidad de Kyung Hee desarrolló electrodos de catalizador de tungsteno-plata en forma de rama que pueden adquirir monóxido de carbono en altos rendimientos del sistema de conversión electroquímica de dióxido de carbono . Estos también se pueden usar para combinar el sistema de conversión de dióxido de carbono con células solares de silicio para lograr un sistema de fotosíntesis artificial a gran escala que se puede operar en entornos solares reales.

El catalizador desarrollado se puede aplicar a sistemas de producción de monóxido de carbono que operan convirtiendo dióxido de carbono gaseoso en monóxido de carbono; estos mostraron un aumento de más del 60% en el rendimiento de monóxido de carbono que el catalizador de plata convencional y permanecieron estables incluso después de 100 h de experimentación. Además, la eficiencia y durabilidad mejoradas del primero desde la perspectiva del material catalizador se estudiaron utilizando microscopía electrónica y análisis en tiempo real, y se descubrió que la estructura tridimensional del catalizador y la estructura cristalina de la forma de la rama contribuyeron a la alto rendimiento.

La tecnología de la fotosíntesis artificial de ensueño se aventura desde el laboratorio
Ilustración del proceso de síntesis de W @ AgD / C. Crédito: Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST)

Los investigadores utilizaron además dicho catalizador para desarrollar un sistema de fotosíntesis artificial mediante la combinación de un sistema de conversión de dióxido de carbono con células solares de silicio comercializadas de 120 cm 2 , y el sistema funcionó sin problemas. Este sistema exhibió una alta eficiencia de conversión de luz solar a compuesto del 12,1%, que es el valor más alto reportado para todos los sistemas de fotosíntesis artificial basados ​​en células solares de silicio desarrollados hasta la fecha. El sistema también convirtió con éxito el dióxido de carbono en monóxido de carbono con alta eficiencia únicamente en presencia de luz solar en un ambiente exterior.

El Dr. Hyung Suk Oh de KIST dijo que «desarrollaron un sistema de fotosíntesis artificial significativo que opera directamente a través de la luz solar en entornos solares reales mediante el uso de células solares de silicio comercializadas. Si se puede poner en práctica la tecnología de fotosíntesis artificial de alta eficiencia basada en este estudio, podemos reducir la emisión de gases de efecto invernadero al convertir el dióxido de carbono que se agota de las acerías y plantas petroquímicas en monóxido de carbono, y podemos producir compuestos químicos básicos fabricados en plantas petroquímicas mediante el método de fotosíntesis artificial , que implica neutralidad de carbono «.

Los resultados de este estudio se publicaron en el último número de Applied Catalysis B: Environmental .



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