China manages to mimic photosynthesis to transform CO2 into fuel/China logra imitar a la fotosíntesis para transformar el CO2 en combustible
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Photosynthesis is the fundamental biochemical process by which plants, algae, and some bacteria convert inorganic matter, such as water and carbon dioxide, into organic matter (carbohydrates/glucose) using the energy of sunlight. This process occurs primarily in chloroplasts, specialized organelles found in plant and algal cells, which release oxygen as a vital byproduct for living organisms. Photosynthesis transforms light energy into chemical energy, sustaining most life on Earth.
La fotosíntesis es el proceso bioquímico fundamental mediante el cual las plantas, algas y algunas bacterias convierten materia inorgánica, como agua y dióxido de carbono, en materia orgánica (carbohidratos/glucosa) utilizando la energía de la luz solar. Este proceso ocurre principalmente en los cloroplastos, que son unos orgánulos especializados presentes en células de plantas y algas, que libera oxígeno como subproducto vital para los seres vivos. La fotosíntesis transforma energía lumínica en energía química, sosteniendo la mayor parte de la vida en la Tierra.
Seeking to artificially mimic this process, a team of researchers from the Chinese Academy of Sciences and the Hong Kong University of Science and Technology developed a material capable of replicating natural photosynthesis to produce gasoline components from carbon dioxide and water, using only sunlight. To achieve this, they created a silver-modified tungsten material (silver tungsten oxide). This material acts as a "charge reservoir," storing electrons generated by sunlight and releasing them on demand.
Buscando imitar este proceso de forma artificial, un equipo de investigadores de la Academia China de Ciencias y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong desarrollaron un material capaz de imitar la fotosíntesis natural para producir componentes de gasolina a partir de dióxido de carbono y agua, usando solo luz solar. Para conseguirlo crearon un material de tungsteno modificado con plata (óxido de tungsteno con plata). Este material actúa como un "reservorio de carga" y almacena electrones generados por la luz solar y los libera bajo demanda.
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Electrons drive chemical reactions that transform carbon dioxide into valuable products like carbon monoxide, which can be converted into liquid fuels. Since the 1970s, artificial photosynthesis has relied on sacrificial agents (typically expensive and toxic organic compounds like triethanolamine) to supply electrons to the reaction. This made the process economically unfeasible and environmentally unsound. The key is that it replaces costly sacrificial agents with water, making the process more sustainable and economical.
Los electrones impulsan reacciones químicas que transforman el dióxido de carbono en productos valiosos como monóxido de carbono, que puede convertirse en combustibles líquidos. Desde los años 70, la fotosíntesis artificial ha dependido de agentes sacrificiales (típicamente compuestos orgánicos costosos y tóxicos como el trietanolamina) para suministrar electrones a la reacción. Esto hacía el proceso económicamente inviable y ambientalmente contradictorio. La clave es que reemplaza agentes sacrificiales costosos por agua, haciendo el proceso más sostenible y económico.
The tungsten-silver system uses water as its sole electron source, just like plants do. On the other hand, conventional CO2 reduction methods require high temperatures and pressures, consuming more energy than they produce. The real innovation lies not so much in its efficiency but in its practical viability: its modular design allows for catalyst changes to produce different fuels (methane, ethylene, formic acid) as needed, and it operates using direct natural sunlight, not just artificial laboratory light.
El sistema de tungsteno-plata utiliza agua como única fuente de electrones, exactamente como hacen las plantas. Por otro lado, los métodos convencionales de reducción de CO2 requieren altas temperaturas y presiones, consumiendo más energía de la que producen. La verdadera novedad no es tanto la eficiencia sino la viabilidad práctica, su diseño modular que permite cambiar catalizadores para producir diferentes combustibles (metano, etileno, ácido fórmico) según necesidad y que funciona con luz solar natural directa, no solo luz artificial de laboratorio.
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A crucial aspect of this research is that it wasn't confined to a laboratory test under ideal conditions. Scientists built an experimental device and took it outdoors to test it in natural sunlight. The results were very promising: the system began producing gas at 9:00 a.m., reaching peak output between 1:00 and 2:00 p.m., perfectly matching the intensity of the sun. It proved to be robust, maintaining its effectiveness during 72-hour test cycles without significant degradation.
Un aspecto crucial de esta investigación es que no se quedó en una prueba de laboratorio con condiciones ideales. Los científicos construyeron un dispositivo experimental y lo sacaron al exterior para probarlo con luz solar natural. Los resultados fueron muy prometedores, el sistema comenzó a producir gas desde las 9:00 de la mañana, alcanzando su máximo rendimiento entre las 13:00 y las 14:00 horas, siguiendo perfectamente la intensidad del sol. Demostró ser robusto, manteniendo su eficacia durante ciclos de prueba de 72 horas sin degradarse significativamente.
Obviously, don't expect to be refueling with solar gasoline this decade. However, it's very likely that by the mid-2030s we'll see the first industrial plants up and running in countries like China, supplying fuel for fleets of buses, trucks, or even airplanes—sectors where electrification with batteries is most challenging. For the general public, we'll probably have to wait until the 2040s. While promising, the technology still faces hurdles to large-scale commercialization. It needs to improve solar-to-fuel conversion efficiency, reduce the cost of materials and catalysts, and scale up from laboratory experiments to industrial production.
Obviamente, no esperéis repostar con gasolina solar en esta década, sin embargo, es muy probable que para mediados de la década de 2030 veamos las primeras plantas industriales en funcionamiento en países como China, suministrando combustible para flotas de autobuses, camiones o incluso aviones, que son los sectores donde es más difícil electrificar con baterías. Para el público general, probablemente tendremos que esperar a la década de 2040. Aunque prometedora, la tecnología aún enfrenta obstáculos para la comercialización a gran escala, necesita mejorar la eficiencia de conversión solar-combustible, reducir costos de los materiales y catalizadores y escalar desde los experimentos de laboratorio a producción industrial.
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https://interestingengineering.com/energy/solar-powered-method-converts-co2-into-fuel