Investigadores de la Universidad de California han mostrado por primera vez un método integrado para convertir CO2 en combustible líquido (isobutanol) usando electricidad.
La energía eléctrica generada por diferentes métodos renovables (hidráulica, eólica, fotovoltaica…) en su mayoría actualmente no es gestionable y presenta la dificultad de su almacenamiento en los momentos en los que la producción sobrepasa la demanda (salvando el honroso caso de la energía termosolar). Los métodos de almacenamiento de electricidad actuales basados en baterías, bombeo hidráulico y electrolisis para producir hidrógeno tienen el inconveniente de su baja densidad energética y su baja eficiencia de almacenamiento. En alguno de los artículos de smartinthegrid hemos visto que hay algunas alternativas que solventan algunos de estos problemas pero todavía se encuentran en fases embrionarias de investigación.
Para superar estos inconvenientes, se ha presentado en la revista Science un método alternativo dealmacenamiento de electricidad basado en la producción de alcoholes líquidos. Esta forma de almacenamiento permite una elevada densidad de acumulación de electricidad en forma química (alcoholes) con una baja proporción de carbono-hidrógeno además de poder ser un paso previo en la electrificación de toda la estructura de transporte utilizando la electricidad renovable para la creación de isobutanol sin modificar la infraestructura actual.
El nuevo método de almacenamiento propuesto se basa en los preceptos de la biomímesis y pretende emular la fotosíntesis. La fotosíntesis es el proceso de conversión de energía solar en energía química y su almacenamiento en forma de enlaces químicos en moléculas de azúcares. El proceso de fotosíntesis se desarrolla en dos fases, la fase luminosa, en la que la energía lumínica se transforma en energía química, y la fase oscura en la que se convierte el CO2 en azúcares.
Siguiendo el esquema de la fotosíntesis, los investigadores de la Universidad de California, proponen un método de almacenamiento acercándose a una fotosíntesis artificial en el que usan paneles solares para la transformación de la luz solar en electricidad que es utilizada para generar electroquímicamente ácido fórmico (simulando la fase luminosa de la fotosíntesis) y después utilizar este ácido fórmico para fijar el CO2 en forma de isobutanol y otros alcoholes usando microorganismos (fase oscura fotosíntesis).
El verdadero logro de este estudio es el desarrollo del microorganismo encargado de la fijación del CO2 transformándolo en alcoholes. El microorganismo utilizado en el proceso requiere poseer elevada selectividad para la producción de alcoholes así como estabilidad al crecimiento en un medio con la corriente eléctrica generada por los paneles y que además habrá de activar su metabolismo. El microorganismo desarrollado por los autores del estudio es la Ralstonia eutropha H16 modificada genéticamente para producir isobutanol y 3-metil-1-butanol. Utilizando esta aproximación los autores alcanzan una producción superior a los 140 mg/l de alcoholes usando electricidad y CO2 como únicas fuentes de energía y carbón.
Puede parecer una concentración bastante baja pero con el adecuando método de separación de alcoholes en medio acuoso mediante de forma continua tratando de no dañar a los microorganismo ni impedir su reproducción puede proporcionar grandes cantidades de alcoholes para ser utilizados en pilas de combustible y flexibilizar la operación de las energías renovables haciéndolas más gestionables.
El estudio publicado es el primero que permite la conversión de CO2 en alcoholes líquidos usando electricidad lo que lo convierte en una interesante opción para el almacenamiento químico de la electricidad. Adicionalmente también abre una interesante puerta en el campo de la valorización química del CO2 de importancia en la lucha contra el cambio climático así como en los procesos de bio-refinería.
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