Fulles artificials transformen la llum en combustible net

L’últim de la sèrie és un dispositiu desenvolupat pel consorci A-LEAF, coordinat des de Tarragona. Aquesta fulla artificial converteix la llum en hidrogen, un combustible net quan es genera a partir d’energies renovables. El sistema té una eficiència rècord en el seu àmbit i a més, al contrari de prototips anteriors, no fa servir materials rars, que n’augmentarien el cost i en limitarien el desenvolupament industrial.

«Durant molt temps ens hem centrat en prototips petits, però ara la gent està empenyent cap a sistemes escalables i compatibles amb les aplicacions», afirma l’expert en fulles artificials Virgil Andrei, de la Universitat de Cambridge, no implicat en A-LEAF. 

No obstant, l’opinió generalitzada és que l’ús industrial d’aquests sistemes no és a prop. Això implica que probablement la seva contribució en la consecució de combustibles nets arribaria a un nivell significatiu després del 2050, el termini establert en acords internacionals per aconseguir la neutralitat climàtica.

Combustible a partir de la llum

L’atractiu de les fulles artificials és que permeten treure combustibles nets a partir de la llum del sol. A més li donen un ús al CO2, principal responsable de l’escalfament global.

Actualment, ja es pot convertir la llum en energia elèctrica per mitjà de les plaques solars. Llavors, ¿per què cal generar combustible? «Si pots utilitzar directament l’energia elèctrica, hauries de fer-ho. En la conversió [a combustible] es perd molta energia», afirma Roel van de Krol, expert del centre Helmoltz de Berlín, no implicat en A-LEAF. 

No obstant, «si vols emmagatzemar energia durant molt temps o proporcionar-la de manera ràpida a les indústries molt intensives, necessites combustibles», explica José Ramón Galán-Mascarós, investigador de l’Institut Català d’Investigació Química (ICIQ), coordinador d’A-LEAF. 

Per exemple, els combustibles nets són l’única esperança per descarbonitzar la indústria metal·lúrgica, l’aviació i el transport marítim. En aquests casos, emmagatzemar l’electricitat en bateries no serviria. «Els combustibles tenen molta més densitat energètica. En un litre hi ha la mateixa energia que en 50 quilos de bateries», afirma Andrei.

Varietat d’estratègies

La manera més senzilla d’aconseguir hidrogen verd és treure energia d’unes plaques solars (o una altra font renovable) i posar-la en un electrolitzador, que el produeix a partir de l’aigua. «Aquesta tècnica indirecta serà la més viable en les pròximes dècades», observa Van de Krol. 

Tot i així, acoblar aquestes dues tecnologies comporta molta pèrdua d’eficiència i l’ús de materials cars. «Les fulles artificials intenten integrar els dos conceptes des d’un principi», explica Galán. 

Aquestes miren de transformar, dins d’un sol dispositiu, l’energia solar en energia química, és a dir, emmagatzemar aquesta energia en els enllaços químics d’una substància. En concret, agafen la llum i altres materials (com aigua, CO2 i nitrogen) i els converteixen en una varietat de productes (com l’hidrogen).

La fulla artificial de Tarragona

La fulla artificial d’A-LEAF utilitza llum i un subministrament d’aigua i CO2 i produeix hidrogen i àcid fòrmic. Aquesta substància actua com a magatzem, al contenir hidrogen que es pot extreure successivament. L’aspecte singular del sistema és que utilitza materials abundants a la Terra (com ara coure, sofre, níquel i ferro), al contrari dels cars i rars utilitzats en prototips anteriors (com platí, indi i gal·li). 

El sistema arriba a una eficiència alta. El 10% de l’energia solar que rep es transforma en enllaços químics. Per poc que sembli, comença a acostar-se al rang del 20% de les plaques solars comercials, destaca Galán.

La fulla artificial de Tarragona té 5 cm2 de superfície i ha produït 10 mil·ligrams d’hidrogen verd i 425 d’àcid fòrmic en 10 hores de funcionament. Si s’escalés a una superfície d’un metre quadrat, generaria en el mateix temps prou energia per carregar un mòbil quaranta vegades, estima Galán. 

Perspectives concretes

«Hem demostrat que es pot aconseguir amb materials i processos barats», afirma l’investigador. Hi coincideixen les fonts independents consultades. «És un gran avenç que demostra que es pot fixar CO2 amb una alta eficiència amb un dispositiu que no fa servir materials prohibitius», comenta Erwin Reisner, expert de la Universitat de Cambridge. 

Notícies relacionades

Consol Franch: "Una persona amb un trastorn mental necessita sentir-se útil"

Neix ‘Idò!’, el nou projecte editorial per donar suport al català a les illes

No obstant, el camí cap a la indústria és llarg. A més d’augmentar la talla i l’eficiència de les fulles artificials, s’ha d’aconseguir que funcionin de manera estable durant molt temps en les condicions de llum i temperatura variables del món real, apunta Andrei. 

A més, de moment el CO2 que les alimenta no se sap treure de manera sistemàtica de l’aire i s’hauria de buscar en fonts puntuals, com la xemeneia d’una indústria. «Probablement no veurem gaires fulles artificials al nostre voltant fins al 2050», constata Van de Krol.