Salta el menú de navegació i ves al contingut

EROSKI CONSUMER, el diari del consumidor

Cercador

logotip de fundació

Canals d’EROSKI CONSUMER


Estàs en la següent localització: Portada > Medi ambient > Energia i ciència

Aquest text ha estat traduït per un sistema de traducció automàtica. Més informació, aquí.

Fulles artificials per produir energia ecològica

Els científics intenten imitar el funcionament de les fulles dels arbres per aconseguir electricitat o biocombustibles

Img rocio Imatge: Amy

El Sol proporciona més energia a la Terra en una hora que la consumida per tot el planeta en un any. Alguns investigadors volen imitar a qui millor sap aprofitar aquest enorme potencial: les fulles dels arbres. No és una tasca fàcil, ja que la seva aparent senzillesa amaga un complex sistema que encara avui dia no es comprèn per complet. Diversos equips científics de tot el món han aconseguit alguns innovadors progressos, però hauran d’esforçar-se més per aconseguir unes fulles artificials que aconsegueixin el seu objectiu de manera eficient i econòmica.

Img hojas

Utilitzar la llum solar per dividir les molècules d’aigua i aprofitar l’hidrogen com a combustible és una de les més prometedores tàctiques per evitar el consum de combustibles fòssils. Són paraules del doctor Vaig donar Zhang, de la Universitat Xangai Jiao-Tong (Xina). Juntament amb un equip de col·laboradors de les universitats de Califòrnia (EUA) i de Saga (Japó) ha desenvolupat un sistema per reproduir el disseny de les fulles i aconseguir aquest objectiu que donaria al món una nova font d’energia renovable i ecològica.

El Sol proporciona més energia a la Terra en una hora que la consumida per tot el planeta en un any

En un recent nombre de la revista Advanced Materials, Zhang i els seus companys expliquen que la novetat de la seva tècnica consisteix a copiar les estructures jeràrquiques de les fulles i reemplaçar els pigments naturals per uns catalitzadors artificials de diòxid de titani dopat amb nitrogen. Els seus responsables asseguren que han augmentat l’absorció de la llum solar i l’activitat que provoca la separació dels àtoms de l’aigua pel que fa a altres sistemes.

Segons Zhang, la recerca d’aquest tipus de sistemes artificials no només suposarà el disseny d’una nova tecnologia d’energia solar, sinó també la comprensió del funcionament de les plantes, que encara avui dia amaga diverses incògnites. El científic xinès explica que una fulla natural és una sinergia d’estructures elaborades i components funcionals basada en un mecanisme molt complex, la fotosíntesi. Les fulles atrapen l’energia solar i la utilitzen per dividir l’aigua en oxigen i hidrogen de manera eficient.

Img hoja
L’equip de Zhang assenyala que qualsevol tipus de biomassa, inclòs residus agrícoles o d’algues , podria servir en la fabricació d’aquestes fulles artificials. En el seu treball han utilitzat com a base diversos tipus de fulles, a les quals han diluït en àcid clorhídric per reemplaçar els àtoms de magnesi, essencials en la fotosíntesi, per titani. Després d’assecar i cremar les fulles per eliminar el material vegetal, han obtingut una mostra amb diòxid de titani cristal·litzat i moltes de les estructures de les fulles naturals.

Diversos sistemes amb un mateix objectiu

Una fulla natural és una sinergia d’estructures basada en un mecanisme molt complex

Els mètodes per arribar al mateix objectiu energètic són molt diversos. Els enginyers nord-americans Michel Maharbiz, de la Universitat de Califòrnia en Berkeley, Ruba Borno, de la Universitat de Michigan, i Joe Steinmeyer, de l’Institut Tecnològic de Massachusetts (MIT), treballen en un prototip que simula la transpiració de les fulles (la pèrdua d’aigua mitjançant l’evaporació), pel qual les plantes bomben l’aigua de les arrels a la seva part superior, per molt alta que sigui.

Les fulles sintètiques d’aquests investigadors també evaporen l’aigua per crear un efecte de bombament que s’aprofita per generar energia. En aquest cas, està fabricada a partir de làmines de cristall travessades per una xarxa de diminuts canals ramificats plens d’aigua, com les venes d’una fulla natural. En interrompre de forma periòdica el flux d’aigua amb bombolles d’aire, es genera un petit corrent elèctric. Els investigadors nord-americans reconeixen que la quantitat encara és molt diminuta, però es mostren optimistes en què és un bon començament per aconseguir un nou sistema energètic.

Img hojasImagen: Agata Urbaniak
A la Universitat de Leiden (Holanda) s’han basat en els clorosomas, les antenes amb les quals els bacteris aprofiten la llum solar, per crear el seu prototip de fulla artificial. Els seus responsables publicaven en 2009 un article en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) que detallava el seu sistema.

Els investigadors holandesos explicaven que els clorosomas són els òrgans de recol·lecció solar més eficients del món i que estan adaptats per funcionar amb quantitats mínimes de llum. En estar constituïdes de clorofil·la, creuen que són la clau per imitar a les fulles i aconseguir en el futur cèl·lules solars de gran eficiència. Si el ritme dels descobriments continua al nivell actual, sostenen, molt aviat es podrien crear aplicacions molt diverses, com a carreteres foto-luminescents capaces de convertir la llum en electricitat de forma sostenible. La recerca també els ha servit per entendre millor com funcionen aquests receptors lumínics bacterians.

Donen Nocera, del MIT, és un altre dels experts que podria oferir avanços importants. En 2008, va donar a conèixer en la revista Science un sistema basat en diversos elements barats i abundants, com el cobalt o el fòsfor, amb la capacitat d’acte-reparació, de manera similar a les fulles naturals.

Per la seva banda, un altre grup de científics es basa en el concepte de les fulles artificials per crear combustibles que puguin utilitzar-se en el transport. Aquests investigadors, com Kazunari Domin, de la Universitat japonesa de Tòquio, pretenen utilitzar l’hidrogen en piles de combustible per produir electricitat o bé combinar-ho amb el diòxid de carboni (CO2) per fer biocombustibles com el metanol.

Fulles artificials: encara cal investigar més

Malgrat aquests descobriments, els científics reconeixen que encara queden diversos desafiaments per aconseguir un sistema econòmic i eficient. Fa més d’una dècada, John Turner i Khaselev Oscar, del Laboratori Nacional d’Energia Renovable d’EUA, van crear una fulla artificial que aconseguia produir hidrogen, però utilitzava metalls rars i no era estable. En l’actualitat, segons Turner, els avanços en aquest tipus de tecnologia han estat petits, si bé les expectatives continuen.

Els científics que tracten d’imitar a la naturalesa (Biomímica) recorden que els éssers vius s’han servit de l’evolució al llarg de milions d’anys per perfeccionar els seus sistemes. David Britt, de la Universitat de Califòrnia, estudia l’interior de les estructures biològiques i recorda que en el seu conjunt són un misteri. Per això, no és tan senzill reproduir aquest coneixement i aprofitar-ho de forma artificial amb recerques que no tenen més que uns pocs anys de marxa.

Et pot interessar:

Infografies | Fotografies | Investigacions