Paritipamos en un nuevo proyecto de H2020 que desarrollará dispositivos fotónicos innovadores para procesos químicos altamente eficientes alimentados por luz solar llamado SPOTLIGHT financiado con 5.604.958,75 euros.
El sol es una valiosa fuente de energía. Puede utilizarse para producir electricidad, pero también puede almacenarse en moléculas químicas complejas: la energía solar permite convertir materias primas como el dióxido de carbono (CO2) y el agua en combustibles alternativos limpios. Estos combustibles son equivalentes en términos de funcionalidad a los combustibles fósiles, por lo que pueden ser fácilmente adoptados por los usuarios actuales, a través de la infraestructura existente. La gran diferencia es que los combustibles solares proporcionan una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (en particular de CO2), que es mayor que la de los biocombustibles.
En el marco de SPOTLIGHT, las universidades y empresas unen sus fuerzas para desarrollar un dispositivo fotónico que facilite la conversión eficiente del CO2 y el H2 verde en el combustible químico CH4 (proceso Sabatier) y en CO (proceso de desplazamiento inverso del gas del agua, rWGS) como material de partida para la producción del combustible químico CH3OH. Aunque la tecnología de creación de combustibles solares es bien conocida en la comunidad científica, todavía hay retos abiertos para llevarla a nivel industrial, para su producción a gran escala. Los principales retos técnicos a los que hay que hacer frente son actualmente:
– Eficiencia: cuanto mayor sea la fracción de luz solar que pueda utilizarse para crear productos químicos, menos materiales y materias primas serán necesarios;
– Durabilidad: los materiales se degradan debido a su exposición a la luz solar y esto repercute en la eficiencia y el coste del proceso;
– Costes: los costes del proceso deben reducirse al máximo para que sean comparables con los costes típicos de los combustibles fósiles;
– Sinergia industrial: una de las condiciones clave para que el proceso sea sostenible es la sinergia industrial entre los productores de combustible solar y la industria que puede proporcionar materia prima (por ejemplo, como subproductos).
En consecuencia, el escenario actual de la investigación sobre combustibles solares se centra principalmente en tres macrotemas: el reactor químico, la óptica solar y los catalizadores.
En este contexto, el objetivo clave de SPOTLIGHT es desarrollar y validar un dispositivo fotónico y un concepto de proceso químico para la conversión por medio de la luz solar del gas de efecto invernadero no deseado CO2 y del H2 verde en el combustible químico CH4, y en CO como material de partida para la producción del combustible químico CH3OH. Esto permitirá a las empresas de la UE de la industria fotónica y química tomar la delantera en la creación de una industria multimillonaria relacionada con los procesos químicos impulsados por la luz solar, y permite a la UE reducir su dependencia de países y regiones no pertenecientes a la UE para su suministro de energía.
SPOTLIGHT garantizará un avance disruptivo en estos temas, gracias al desarrollo de:
– Un reactor de flujo transparente adaptado para Sabatier alimentado por la luz solar con materiales de partida y productos gaseosos, y catalizadores plasmónicos sólidos de lecho empacado capaces de hacer frente a p ≤ 20 bares y a una T del reactor ≤ 250°C;
– Óptica solar secundaria para procesos químicos alimentados por la luz solar con un factor de concentración solar ≤ 20 y reactores en forma de placa.- Fuente de luz LED energéticamente eficiente como solución para garantizar el funcionamiento continuo de las reacciones catalíticas plasmónicas alimentadas por la luz solar
– Fuente de luz LED con intensidad luminosa de media a alta sintonizable (entre 1 y 20 kW-m-2) Y emisión de amplio espectro (entre 350 y 2500 nm) Y alta eficiencia energética de electricidad a radiación de ≥ 50%;
– Nanocatalizadores plasmónicos de nuevo desarrollo con propiedades ópticas y catalíticas adaptadas y de alto rendimiento espacial.
SPOTLIGHT se probará de forma preliminar en las instalaciones de TNO -el coordinador del proyecto- y luego se trasladará a las instalaciones del DLR para su uso y validación exhaustivos. Además, se llevará a cabo un estudio adicional para verificar las condiciones para replicar el proceso en otros entornos y en sinergia con diferentes contextos industriales. El consorcio del proyecto SPOTLIGHT está formado por 12 socios internacionales: TNO (Países Bajos), como coordinador, RINA (Italia), UHASSELT (Bélgica), IMEC (Bélgica), ETH (Alemania), The Nanophotonic systems laboratory (Alemania), CHEMTRIX (Países Bajos), Signify (Países Bajos). DLR (Alemania), EPFL (Suiza), FRAUNHOFER (Alemania), ACEA (Italia) y Fundación del Hidrógeno de Aragón (España).
