José Ramón Galán-Mascarós es químico, investigador ICREA, experto en fotosíntesis artificial. Le entrevistamos para hablar de un recién nacido, A-LEAF (una hoja)

A-LEAF es un dispositivo de fotosíntesis artificial desarrollado dentro de un consorcio europeo liderado por el Instituto Catalán de Investigación Química (ICIQ) 

Del tamaño de una lata de refresco, A-LEAF es de momento un brote, un prototipo, pero mucho más eficiente que la caña de azúcar o las secuoyas (por poner dos ejemplos) en la sofisticada tarea de obtener energía de la luz del Sol. A-LEAF es una prueba de que la fotosíntesis artificial ya es una realidad.

¿El mundo futuro estará lleno de árboles de mentira?

No se va a parecer a un árbol. Pero el futuro estará lleno de parques capaces de captar la luz del sol y transformarla en combustibles.

¿Parques artificiales?

Parques artificiales. La fotosíntesis natural no es suficiente. El aprovechamiento medio de la luz solar de las plantas es menor al 2%. Una planta lo único que hace es crecer. No hace mucho más, no se mueve. Las plantas carnívoras, si juegas a que se abran y cierren y lo haces una y otra vez, terminan muriendo, porque no tienen energía suficiente. Si la fotosíntesis natural bastara, con biomasa ya tendríamos resuelto el problema.

«La fotosíntesis artificial ya es muy superior a la fotosíntesis natural»

Así que tenemos que ser más eficientes que las plantas

La fotosíntesis artificial ya es muy superior a la fotosíntesis natural. En laboratorio ya alcanza un 30 % de eficiencia. Nuestra A-LEAF alcanzará una eficiencia superior al 10% en transformación de la luz del sol en energía química.

¿En qué consiste la fotosíntesis artificial?

Básicamente, lo que haces con la fotosíntesis artificial es, con la luz del sol, transformar una molécula de poca capacidad energética en otra molécula de la que se puede extraer energía.

Puedes coger agua, la divides en hidrógeno y oxígeno, y el hidrógeno lo almacenas. Después, cuando necesitas la energía, vuelves a recombinar el hidrógeno con el oxígeno atmosférico y haces agua otra vez.

¿Lo que obtienes es siempre hidrógeno?

Puedes obtener un combustible químico, que puede ser hidrógeno, o puede ser diferente.

Con A-LEAF utilizamos agua y СО2 y lo transformamos en ácido fórmico, un combustible líquido que, como ventaja frente al hidrógeno, que es un gas, se pueden almacenar más fácilmente.

Pero hay más posibilidades. Podrías pensar en coger nitrógeno y obtener amoniaco.

Igual que ahora la gasolina es una mezcla de hidrocarburos, en este proceso de fotosíntesis artificial se puede elegir el producto resultante, o una mezcla de varios, dependiendo del modelo.

¿La fotosíntesis es mejor que otras energías alternativas?

La fotosíntesis tiene como ventaja frente a las otras renovables que al final consigues combustible, más fácil de almacenar que la energía eléctrica. Pero sin contaminar, sin liberar extra de CO2.

En A-LEAF utilizamos CO2 para el proceso, que puede extraerse de la atmósfera (aunque las tecnologías para lograr esto aún no están muy desarrolladas y son caras) o directamente de las chimeneas que lo producen.

Así, el CO2 se “recicla”:  primero se fija en el combustible solar, y luego se regenera para liberar la energía, en un ciclo neutro para el carbono. No es como el CO2 que fijaron los dinosaurios y que se está liberando a la atmósfera millones de años después.

«Creo que sin la fotosíntesis artificial es imposible cumplir los objetivos de descarbonización para 2050»

¿Es una tecnología que ayuda a cumplir los objetivos para la descarbonización en 2050?

Sinceramente, creo que sin la fotosíntesis artificial es imposible cumplir esos objetivos.

Si la fotosíntesis artificial ya está conseguida, por qué no se aplica

Falta una apuesta clara por decidir en qué tecnología de todas las que están en desarrollo invertimos. Y hay riesgos. Hay una incertidumbre tecnológica -saber si estas tecnologías funcionarán a gran escala- y una incertidumbre económica -garantizar si el inversor recuperara el dinero-.

¿Podrías instalar un A-LEAF en casa?

Ayudará, como poner placas solares en los tejados. Y también será una buena solución para llevar energía barata y limpia a países en desarrollo. Con la fotosíntesis artificial no necesitarás barcos petroleros para llevar la energía, y esto es especialmente interesante para sitios remotos de difícil acceso. No hará falta construir grandes infraestructuras, sino que pequeñas localidades o sitios de montaña o islas podrían usar la energía del sol para obtener combustible. Sólo necesitarán agua y sol.

¿Su destino será entonces la energía doméstica?

No solo. Lo más importante es que también da solución a la industria. La fotosíntesis artificial puede ser el empuje que necesitan los coches de hidrógeno para implantarse, y es una oportunidad única para la industria química. Podemos hacer hidrógeno, pero también metanol, y otros muchos componentes básicos, ayudando a descarbonizar multitud de procesos industriales. Es una oportunidad que no se debería perder.

¿Por qué, en tu opinión, la fotosíntesis artificial merece estar entre las primeras apuestas para la energía del futuro?

En general, la transformación de la energía renovable en combustible va a ser necesaria para dar equilibrio a la red eléctrica.

Los campos de fotovoltaica y eólicos ya son económicamente viables, el problema es que no funcionan siempre, porque no siempre hay sol o viento. Si asocias a estos parques un sistema de almacenamiento como combustible químico, realizando por ejemplo la fotosíntesis artificial, habrás dado equilibrio a la red. De ese modo, almacenas la energía, y cuando la red entre en pico, la liberas de ese combustible almacenado. Además, puedes vender el combustible. Y todo el proceso sin aumentar el CO2 atmosférico. Es una idea redonda.

En este vídeo, José Ramón Galán-Mascaró explica el funcionamiento de A-LEAF

La ficha técnica de A-LEAF

  • Su nombre: A-LEAF significa «una hoja».
  • Tamaño: 4 cm de diámetro, aproximadamente como una lata de refresco
  • Materiales: Han descartado todos los metales considerados “críticos”, bien por ser muy caros, muy contaminantes, o porque su suministro aviva conflictos geopolíticos
  • El catalizador para el ánodo está basado en hierro y níquel
  • El cátodo es de cobre dopado con azufre
  • Qué consigue: A-LEAF consigue ácido fórmico (H-COOH) a partir de agua, CO2 y Sol.
  • La celda electroquímica es un dispositivo cilíndrico encerrado en un prisma translúcido
  • Varios tubos suministran reactivos a sus dos compartimentos separados por una membrana, el ánodo y el cátodo
  • Una pequeña celda fotovoltaica genera la diferencia de potencial entre los dos, necesaria para propiciar las reacciones químicas.
  • En el ánodo se oxidan moléculas de agua (H2O), liberando oxígeno gaseoso (O2).
  • En el cátodo se produce la reducción de dióxido de carbono (CO2), para dar lugar a moléculas orgánicas que almacenan energía en sus enlaces químicos; la energía se puede liberar quemando este producto.
  • El ácido fórmico resultante se puede usar como combustible (también serviría como almacenamiento de hidrógeno de alta densidad)
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