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Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, en colaboración con varios socios académicos, han dado a conocer avances significativos en fotosíntesis artificial, demostrando la capacidad de transformar CO₂ en valiosos hidrocarburos como etano y etileno. Publicado recientemente en Catálisis en la naturalezaEl estudio destaca un novedoso sistema que emplea materiales nanoestructurados de cobre y perovskita para imitar la capacidad de captación de luz de la clorofila, el pigmento verde que impulsa la fotosíntesis en las plantas. Este enfoque innovador no sólo representa un avance sustancial en la investigación energética, sino que también se ajusta a objetivos de sostenibilidad más amplios al utilizar únicamente la luz solar, el CO₂ y el agua.

El nuevo sistema integra materiales de perovskita, reconocidos por su eficacia en aplicaciones fotovoltaicas, con electrocatalizadores de cobre "nanoflower" únicos. Este diseño se inspira en las enzimas naturales que facilitan la fotosíntesis, mejorando así la funcionalidad del dispositivo. A diferencia de los catalizadores metálicos tradicionales, el diseño del cobre permite la síntesis de hidrocarburos más complejos con dos átomos de carbono, esenciales para producir diversos combustibles y productos químicos. Este avance amplía el panorama de la producción de energía limpia, allanando el camino para la creación de materiales respetuosos con el medio ambiente sin emisiones adicionales de carbono.

Esta investigación es un componente crucial de la Liquid Sunlight Alliance (LiSA), una iniciativa de colaboración fundada por el Departamento de Energía de Estados Unidos. LiSA pretende fomentar los avances en combustibles solares mediante la investigación interdisciplinar, uniendo a más de 100 científicos de diversas instituciones, entre ellas el Instituto Tecnológico de California y el Laboratorio Nacional de Energías Renovables. Centrándose en la integración de modelos teóricos con datos experimentales en tiempo real, LiSA pretende acelerar el progreso de las tecnologías de combustibles solares. Desde su creación en 2020, LiSA ha permitido mejorar el rendimiento de los dispositivos y la durabilidad de los materiales, aspectos cruciales para la escalabilidad de estos sistemas innovadores.

Peidong Yang, científico titular del Laboratorio de Berkeley y coautor del estudio, subrayó que, si bien los esfuerzos anteriores en fotosíntesis artificial se han basado a menudo en materiales biológicos, la inclusión del cobre mejora la durabilidad y estabilidad del sistema. El equipo de Yang se centra ahora en aumentar la eficiencia de esta tecnología de hoja artificial y en ampliar su tamaño, lo que será fundamental para escalar el sistema a aplicaciones prácticas.

Esta investigación no sólo acerca a los científicos a la reproducción de la productividad natural de las hojas, sino que también abre nuevas vías para desarrollar métodos sostenibles de producción química. Los hallazgos no sólo suponen un paso adelante hacia la utilización eficiente del carbono, sino que también significan un futuro potencial en el que la producción de energía y la responsabilidad medioambiental vayan de la mano, atendiendo a las necesidades energéticas mundiales y mitigando al mismo tiempo los efectos del cambio climático.