Objetivos de Desarrollo Sostenible

Fecha de publicación : 09 October 2024

Publicado por : Shweta Singh

¿Será posible la fotosíntesis artificial?

¿Satisfacer la creciente demanda de combustible?

La demanda de petróleo está en constante crecimiento y es improbable que su consumo disminuya debido a la creciente demanda de energía. Sin embargo, a pesar del crecimiento de la demanda de petróleo, diversos factores, como el precio del petróleo y la creciente contaminación petrolera, afectan su uso. Además, los acontecimientos geopolíticos también han provocado interrupciones en el suministro de petróleo. Un ejemplo de ello fue la guerra de Ucrania entre Rusia y Ucrania, que provocó un cambio en la demanda de petróleo. Para satisfacer esta demanda, el uso de soluciones alternativas está en aumento. Por lo tanto, la preferencia por los combustibles fósiles convencionales ha aumentado en los últimos años, y debido al creciente agotamiento de los recursos naturales, se han investigado más alternativas. Cada año, se agotan cerca de 87 mil millones de recursos naturales. Entre las diferentes alternativas, la fotosíntesis artificial es el nuevo método que se está investigando recientemente.

¿Cómo la fotosíntesis artificial produce petróleo?

Mediante la fotosíntesis artificial, un científico ha logrado producir petróleo utilizando agua, dióxido de carbono y luz solar. Los investigadores pueden desarrollar sistemas que aprovechan estos recursos naturales para transformar la energía solar en energía química y depositarla en los enlaces del combustible mediante la simulación de este proceso. La fotosíntesis artificial permite producir diferentes tipos de combustible, como hidrocarburos en forma de metanol (CH₃OH), ácido fórmico (HCOOH), monóxido de carbono (CO) y metano (CH₃), o hidrógeno puro. Además, los dispositivos utilizados en este proceso son células fotoelectroquímicas o electrolizadores acoplados a fotovoltaicos.

Entendiendo el proceso en detalle

• 1. El primer proceso importante consiste en descomponer el agua en hidrocarburos y oxígeno con la ayuda de la luz solar y un fotocatalizador, que desempeña un papel fundamental. Sin la ayuda de la electricidad, el agua se descompone en hidrógeno y oxígeno enfocando la luz sobre un catalizador laminar sumergido en agua. Gracias a la aplicación de energía solar, este método ofrece la ventaja de no producir CO2 durante la etapa de producción.
• 2. Además, para separar el hidrógeno del gas mixto liberado de hidrógeno y oxígeno, se utiliza una membrana separadora. Es esencial separar el hidrógeno del oxígeno de forma adecuada y segura, ya que la combinación de ambos gases es explosiva.

Una aplicación donde el combustible generado por

Se podría utilizar la fotosíntesis artificial

• Transporte: Recientemente, la demanda de vehículos eléctricos alimentados por baterías ha aumentado. Sin embargo, el peso de las baterías es mucho mayor que el de los tanques de combustible y ocupa mucho espacio. Por lo tanto, se necesitaba una solución que no reemplazara el combustible ni provocara el calentamiento global. Por ello, el estudio de la fotosíntesis artificial está en auge.
• Generación de electricidad: entre 2010 y 2021, la demanda mundial de electricidad aumentó en aproximadamente 380 TWh. En el primer semestre de 2022, la demanda alcanzó aproximadamente 13.390 TWh, frente a los aproximadamente 13.000 TWh de 2021 en el mismo período. El hidrógeno generado mediante fotosíntesis artificial podría utilizarse para la generación de energía. Si bien no se podría utilizar para proyectos de mayor envergadura, estudios han revelado que, con más mejoras, pronto también podría satisfacer la demanda de electricidad. Además, se ha investigado el uso de la fotosíntesis artificial para la producción de plástico. Se estima que el plástico sintético será reemplazado por plásticos renovables. Diversos dispositivos con revestimientos plásticos, como teléfonos móviles, ordenadores portátiles, diversos instrumentos médicos, etc., serían reemplazados por plásticos renovables.

Diferencia entre Natural

Fotosíntesis y fotosíntesis artificial

A diferencia de la fotosíntesis natural, que genera glucosa y oxígeno a partir de la luz solar, el agua y el dióxido de carbono, la fotosíntesis artificial implica la conservación de la energía solar en los enlaces químicos del combustible solar. Por consiguiente, los tres procesos principales de la fotosíntesis artificial son equivalentes a los de la fotosíntesis natural: absorción de luz para alcanzar un estado excitado, desarrollo, separación de cargas y conversión química para producir combustible.

¿Qué regiones están jugando más?

¿Énfasis en la fotosíntesis artificial?

La región de Asia Pacífico tiene una alta demanda de petróleo, lo que resulta en una alta prevalencia de contaminación causada por combustibles fósiles. Por ejemplo, el consumo de petróleo en la región de Asia Pacífico aumentó a casi 36 millones de barriles por día en 2021, desde aproximadamente 30 millones de barriles por día en 2012. Por lo tanto, se han lanzado diversas iniciativas en esta región para impulsar la adopción de la fotosíntesis artificial. En 2022, Japón estaba estableciendo el marco para otra prueba importante que utilizará la fotosíntesis artificial, una tecnología en desarrollo que se espera que revolucione los intentos de reducir las emisiones de carbono a nivel mundial. La iniciativa financiada por el gobierno de Japón, que pretendía poner a prueba la tecnología en 2030, está programada para ser llevada a cabo por la Universidad de Tokio en colaboración con empresas como Mitsubishi Chemical y Toyota Motor, junto con organizaciones de investigación. Con el acuerdo de las empresas químicas sobre la técnica, la idea es comercializarla en 2040. Además, en 2020, el Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) afirmó que, con el objetivo de mejorar la fotosíntesis artificial (el proceso mediante el cual se producen combustibles a partir de la luz solar), financiaría 100 millones de dólares en cinco años para dos nuevas adjudicaciones.

Perspectivas del mercado de la fotosíntesis artificial

Se prevé que el sector de la fotosíntesis artificial genere los mayores ingresos, con 258 millones de dólares, para finales de 2035. Estos ingresos fueron de aproximadamente 68 millones de dólares en 2022. Se prevé que este crecimiento se mantenga a un ritmo de aproximadamente el 17 % CAGR durante el período 2023-2035.

Más información sobre la fotosíntesis artificial

Considerando que las técnicas de fotosíntesis artificial utilizadas actualmente son mucho menos efectivas que el proceso natural, se están implementando mejoras. El hecho de que las nanopartículas moleculares de la fotosíntesis artificial sean más económicas, menos pesadas y más respetuosas con el medio ambiente que la tecnología actual de paneles solares es uno de los factores que impulsan el avance de esta tecnología. Para limitar la dependencia de las fuentes de energía actuales, se estima que el uso de la fotosíntesis artificial aumentará. Además, se prevé que este método revierta el efecto del calentamiento global, ya que absorbe dióxido de carbono y produce oxígeno. Además, el hidrógeno generado a partir de la fotosíntesis artificial puede emplearse para alimentar motores de combustión modificados o baterías de vehículos híbridos-eléctricos. Además, puede utilizarse como materia prima química no fósil para crear amoníaco, esencial para la fabricación de alimentos.

Conclusión

Se prevé que la fotosíntesis artificial satisfaga la demanda energética. Sin embargo, la demanda de energía por parte de la población es cada vez mayor e ilimitada. Por lo tanto, si esta demanda sigue aumentando, el proceso no podrá proporcionar la energía necesaria, ya que la proporción cambia cada año y la fotosíntesis artificial no podrá satisfacerla. Este proceso es nuevo y la investigación aún continúa. Por lo tanto, la dependencia de los combustibles fósiles podría mantenerse, y se espera que otras alternativas lo obstaculicen. No obstante, las iniciativas gubernamentales influirán en el impulso de las actividades de investigación. Además, gracias a los avances tecnológicos y de investigación, se ha creado una fotosíntesis artificial diez veces más eficiente que los sistemas existentes, desarrollados por químicos.