Fuerza especial de la European Science Foundation para una energía solar limpia

ESTRASBURGO, June 13 /PRNewswire/ --

La Unión Europea y sus Estados miembros han recibido la petición de científicos líderes de un compromiso multimillonario para la producción solar respetuosa con el medio ambiente de electricidad, hidrógeno y otros combustibles, como única solución sostenible a largo plazo para las necesidades energéticas globales.

Las vías más prometedoras para la conversión de energía solar comercial a gran escala en combustible fueron identificadas en un encuentro internacional celebrado recientemente en Regensburg, patrocinado por la European Science Foundation (ESF). Una fuerza especial interdisciplinaria fue establecida en este encuentro para conseguir inversiones significativas en estas tecnologías a los responsables de la toma de decisiones gubernamentales nacionales y de la UE.
La cuestión fundamental es que el consumo de energía global anual total empieza al menos a doblarse desde su nivel actual de 14 TW para 2050, mientras que los hidrocarburos empezarán a agotarse. El uso de hidrocarburos también genera niveles inaceptables de dióxido de carbono, que provocan el calentamiento global y tienen efectos desastrosos en muchas áreas, como en la producción de alimentos.

A parte de la energía solar, la insuficiencia sólo puede ser compensada por fuentes renovables, como el viento, junto con otra fuente de energía no fósil y no renovable, la nuclear. Pero estas Fuentes de energía no pueden satisfacer las necesidades cada vez mayores previstas y no podrán sustituir a los hidrocarburos por completo, incluso para la producción de electricidad solamente. Otro problema es que no producirán fácilmente combustibles almacenados. Sin un avance inesperado en el almacenamiento de electricidad, habrá una necesidad continua de combustible de aproximadamente el 70% de los requisitos de energía global total, especialmente en el transporte, la fabricación y la calefacción para espacios residenciales. La electricidad sólo representa el 30% del consumo de energía global en la actualidad.

Sin embargo, la energía solar es abundante ya que alcanza la superficie terrestre cada hora para satisfacer las necesidades energéticas anuales de todo el mundo. El problema radica en su aprovechamiento. La naturaleza ha perfeccionado, en la fotosíntesis, un medio flexible y eficiente de hacerlo en una amplia variedad de escalas, desde las colonias de bacterias aisladas hasta los grandes bosques.

El progreso significativo realizado recientemente, especialmente en Europa, en el entendimiento e imitación de estos procesos naturales, suficientes para que los científicos confíen en que puedan utilizarlos para producir combustibles a escala comercial. El centro de la investigación debería estar por tanto en obtener la inspiración de los sistemas biológicos para la creación de sistemas de conversión de energía solar natural y artificial que permitan a largo plazo el suministro de energía estable y sostenible. Debería haber un propósito de reducir la huella ecológica del ser humano y por tanto aumentar la capacidad ecológica global utilizando tecnología ambientalmente limpia, por ejemplo mediante la conversión de dióxido de carbono en combustible en un proceso cíclico.

La fuerza especial de la ESF recomienda que se sigan tres vías paralelas de investigación de energía solar para la generación de ciclos de combustible limpios en Europa:
-- Ampliar y adaptar la actual tecnología fotovoltaica para generar combustible limpio directamente a partir de la radiación solar.
-- Construir dispositivos artificiales químicos y biomiméticos que reproduzcan la fotosíntesis para captar, dirigir y aplicar la radiación solar, por ejemplo para separar el agua, convertir el dióxido de carbono atmosférico y producir varias formas de combustible medioambientalmente limpio.
-- Preparar sistemas naturales para producir combustibles como hidrógeno y metanol directamente en lugar de carbohidratos que se convierten en combustible en un proceso indirecto e ineficiente.

Estos tres temas de investigación se superpondrán y explotarán la investigación fundamental aclarando el mecanismo molecular preciso implicado en la separación del agua en hidrógeno y oxígeno en la fotosíntesis tanto por plantas como por bacterias oxigénicas. Este proceso, que se desarrolló hace 2.500 millones de años, creó las condiciones para la vida animal convirtiendo el dióxido de carbono atmosférico en oxígeno y carbohidratos, y también produjo todos los hidrocarburos, que los humanos vuelven a convertir en dióxido de carbono a un nivel cada vez más alto, provocando efectos medioambientales catastróficos. El mismo proceso vuelve a sustentar ahora nuestra salvación.

Aunque los principales productos de la fotosíntesis en las plantas y bacterias son los carbohidratos, algunas algas y bacterias producen hidrógeno, proporcionando una base para la modificación genética para aumentar la producción y para la creación de sistemas artificiales adecuados. Además, la fotosíntesis es capaz de generar otros compuestos químicos actualmente hechos industrialmente, como los nitratos aminoácidos y otros compuestos de alto valor para la industria química. El programa de investigación europeo buscará desarrollar sistemas para convertir energía solar directamente en compuestos químicos con mucha más eficiencia, ofreciendo la perspectiva no sólo de producir energía ilimitada sino también de fijar el dióxido de carbono atmosférico para reducir las concentraciones a niveles preindustriales como parte de la idea conjunta de la energía sostenible limpia.

Hay retos considerables, el primero de ellos la reproducción del funcionamiento de sistemas fotosintéticos naturales, especialmente el fotosistema II, la encima compleja en las hojas de las plantas que separa el agua en hidrógeno y agua a través de un catalizador que consta de cuatro átomos de manganeso y algo de calcio. En esta vía, se ha realizado un importante progreso recientemente. Los participantes de la conferencia de generación de ideas de la ESF describen el proyecto de combustible solar como la búsqueda para la creación de la "hoja artificial". Hay una creciente convicción en Europa y en otros sitios de que, para 2050, un amplio porcentaje de nuestros combustibles provendrán de dichas "hojas artificiales", y que no hay tiempo que perder en la investigación para ganar liderazgo tecnológico en esta importante tecnología del futuro.

CONTACTOS:

Profesor Alfred Holzwarth
Max-Planck-Institute
[e-mail]

Dr Olaf Kruse
European Science Foundation
[e-mail]

Contactos: Profesor Alfred Holzwarth, Max-Planck-Institute, [e-mail]; Dr Olaf Kruse, European Science Foundation, [e-mail]