China rompe las leyes naturales: crea un material que imita a las plantas y funciona como una batería solar

Un equipo de científicos en China ha logrado diseñar un sistema de fotosíntesis artificial altamente eficiente. Este nuevo material, el cual está inspirado en el comportamiento de las plantas, consigue transformar el dióxido de carbono y el agua en combustible, ya que aprovecha la radiación del sol. Según publica la revista Nature Communications, la clave está en un mecanismo que actúa como una batería solar, capaz de almacenar electrones de forma temporal para optimizar la reacción química.

La investigación, liderada por instituciones como la Academia China de Ciencias, propone una solución al histórico problema de la lentitud en la oxidación del agua. Al imitar el papel de la plastoquinona en la naturaleza, los expertos desarrollaron un catalizador de trióxido de tungsteno modificado con plata.

Esta estructura recolecta luz y gestiona las cargas eléctricas para que la reducción de CO₂ sea constante, incluso bajo condiciones de luz natural variable.

¿Cómo crearon en China un material que imita a las plantas?

Los expertos crearon un depósito de carga bioinspirado que utiliza la oscilación de valencia del tungsteno. Este componente, denominado Ag/WO3, funciona mediante transiciones reversibles entre los estados W6+ y W5+ cuando recibe radiación.

El dispositivo, a diferencia de los métodos tradicionales que requieren agentes contaminantes, separa los procesos de oxidación y reducción en el tiempo y el espacio, lo que garantiza una batería solar interna que alimenta la producción de energía limpia.

El sistema imita específicamente al Fotosistema II y al Fotosistema I de los organismos vegetales. En el diseño de los científicos chinos, el trióxido de tungsteno se encarga de oxidar el agua y guardar los electrones sobrantes de forma momentánea.

Posteriormente, estos electrones migran hacia sitios activos, como el ftalocianina de cobalto (CoPc), donde se produce la conversión del gas contaminante en monóxido de carbono (CO). Esta transferencia dirigida de energía permite que el proceso sea hasta 100 veces más eficaz que si se utilizara el catalizador de forma aislada.

Así es la batería solar de China

Lo que separa este invento de otros intentos previos es su capacidad de «carga y descarga» a nivel atómico. El estudio publicado en Nature Communications detalla que, bajo la luz del sol, el material atrapa electrones de vida corta y los estabiliza mediante una oscilación de valencia.

En cuanto a la estructura técnica, los científicos emplearon átomos individuales de plata anclados sobre la superficie del tungsteno que funcionan como puentes eléctricos, lo que acelera el paso de las cargas hacia los puntos donde el CO₂ se transforma. Esta configuración permite un rendimiento superior, ya que el catalizador alcanza una tasa de producción de CO de aproximadamente 1.5 mmol por gramo cada hora.

Además, el sistema presume de una estabilidad comprobada tras superar tests de laboratorio donde mantuvo su integridad durante 72 horas de uso continuo y seis ciclos de reacción. La eficacia del proceso destaca también por una selectividad de carbono superior al 90%, lo que evita la generación de subproductos no deseados.

Finalmente, el dispositivo logra un acoplamiento directo al vincular la reducción del carbono con la oxidación del agua de manera equilibrada, tal como sucede de forma natural en las hojas de los árboles.

Resultados comprobados de la batería solar creada en China

Los investigadores probaron el depósito de carga con otros materiales como el nitruro de carbono y el óxido cuproso, obteniendo mejoras de rendimiento en todos los casos. El hecho de que el sistema funcione con agua común, un recurso abundante, facilita su potencial escalado industrial en un futuro cercano.

Además, el equipo de China llevó a cabo pruebas en exteriores bajo luz solar natural para verificar la viabilidad del proyecto fuera del laboratorio. Con una lente de Fresnel para concentrar los rayos, el dispositivo mantuvo la producción de gas durante toda la jornada, alcanzando su pico máximo de actividad entre las 13:00 y las 14:00 horas, lo que confirmó que la tecnología es capaz de adaptarse a las fluctuaciones de intensidad lumínica del mundo real, comportándose como una verdadera planta artificial.