Combustibles solares: una alternativa a los combustibles fosiles

Autores: Esther Rojas y Alfonso Vidal-CIEMAT

Aunque las formas más inmediatas de aprovechar la radiación solar serían la producción de electricidad y la calefacción, sin embargo, hay otras formas de uso de la radiación solar más innovadoras como son los combustibles producidos directamente a través de la luz del sol.

En la actualidad, la mayoría de los combustibles para el transporte, la generación de electricidad, y  otras materias primas para la industria se producen a partir de carbón, petróleo o gas natural. Pero una ruta alternativa para la producción de combustibles líquidos y gaseosos podría ser el uso de tecnologías que aprovechan la luz solar.

La energía solar puede ser capturada y almacenada directamente en los enlaces químicos de un material, o «combustible», y luego ser usada cuando sea necesario. Estos combustibles químicos se denominan combustibles solares.

El término «combustible» se utiliza en un sentido amplio: se refiere no sólo a los combustibles para el transporte y la generación de electricidad, sino también a materias primas utilizadas en la industria. Este concepto de producir combustibles utilizando la radiación solar no es nuevo, dado que es la base de la fotosíntesis, en donde se utiliza la luz solar para convertir el agua y dióxido de carbono en oxígeno y azúcares u otros materiales que pueden considerarse como combustibles para las plantas.

Durante más de medio siglo, los científicos han buscado la posibilidad de producir estos combustibles solares en el laboratorio. Hay tres posibles vías:

 • la fotosíntesis artificial en el que los sistemas hechos por seres humanos imitan el proceso natural;

• Fotosíntesis naturales;

 y • procesos termoquímicos.

En los últimos diez años la producción de combustibles solares a gran escala ha sido un área de intensa actividad de investigación, y actualmente está atrayendo interés comercial. Se han hecho progresos significativos en la producción de dos tipos muy importantes de combustibles: Por un lado, el hidrógeno, que puede ser producido por disociación del agua usando radiación solar y que se puede utilizar como combustible para el transporte y como materia prima para la industria. Y por otro, los combustibles a base de carbono, como el metano o el monóxido de carbono que pueden ser obtenidos por reducción de CO2 utilizando la radiación solar como fuente de energía. Estos productos son materias primas clave para la fabricación de una amplia gama de productos industriales, incluyendo fertilizantes, productos farmacéuticos, plásticos y combustibles líquidos sintéticos.

A nivel internacional, hay una tendencia creciente a grandes programas dedicados a la investigación e innovación en producción de combustibles solares, algunos de ellos como JCAP dedicados a la producción de combustibles por fotosíntesis artificial están alcanzando gran renombre.  El objetivo final de JCAP (Joint Center for Artificial Photosynthesis), centro de innovación auspiciado por al DOE Energía, es desarrollar y en última instancia, permitir el despliegue en escala de una tecnología de la fotosíntesis artificial que producirá directamente combustibles a partir de luz solar.

Sin embargo, dado que la investigación del programa ALCONES se centra en tecnologías basadas en procesos termoquímicos, merece la pena citar algunas iniciáticas a nivel internacional en este campo. La unión Europea a través del  FCH_JU (http://www.fch.europa.eu/), asociación público-privada de apoyo a la investigación, está estableciendo estrategias para potenciar la I+D en este campo de gran importancia futura.  Cabe destacar, el papel de, Suiza, que lidera la investigación en este área, con programas diversos (http://www.prec.ethz.ch/research/solar-fuels/solarfuels.html) para la producción de combustibles solares.

Estados Unidos, a través del programa STCH (solar thermochemical hydrogen production) financiado por el DOE un programa con el objetivo de desarrollar tecnologías para producir bajo coste (~3 USD/ kg) a partir de energía solar cuyo objetivo principal estaba dirigido al desarrollo de ciclos termoquimicos por su potencial de eficiencia. En este programa participan centros como SNL (Sandia National Laboratories), University of Colorado, University of Minnesota, Caluifornia Institute of Tehcnbology (Caltech), Argonne National Laboratory y General Atomics.  A principios del 2007, el programa de STC cambió su enfoque y comenzó nuevas vías de investigación para producir combustibles de hidrocarburos líquidos en lugar de H2  a través del programa S2P (Sunshine to petrol) http://energy.sandia.gov/energy/renewable-energy/solar-energy/sunshine-to-petrol/. Finalmente, Australia, a través de la iniciativa ASTRI (Solar Thermal Research Initiative, programa de investigación auspiciado por Gobierno Australiano, a través de la Agencia de Energía Renovable de Australia (ARENA), y en estrecha colaboración con varios Centros de Investigación de otros países tiene por objeto demostrar la producción de combustibles líquidos para incrementar la aportación de las CST y disminuir los gases de efecto invernadero de Australia (http://www.astri.org.au/).

Estas iniciativas representan un paso importante sobre el importante potencial de producción de combustibles a partir de la luz solar. Cada vez hay más impulso en la comunidad científica global para el desarrollo de estas tecnologías que harán que los combustibles producidos por radiación solar limiten el impacto de los combustibles fósiles en nuestro planeta.