La mayoría del transporte global e industria pesada aún dependen de combustibles fósiles; para estos sectores difíciles de descarbonizar, la descarbonización depende del desarrollo de alternativas bajas en carbono.

El hidrógeno verde, etanol y combustibles sintéticos están viendo una adopción limitada, pero la competitividad de costos y la escalabilidad siguen siendo desafiantes. En los sectores solar, eólico y mareomotriz, los investigadores están trabajando para avanzar hacia la viabilidad comercial.

Discutiendo el trabajo que podría moldear el futuro de las alternativas de combustibles bajos en carbono hay cuatro investigadores y expertos: Maren Cordts, cofundadora de photreon; Motiar Rahaman, profesor asistente en la Universidad de Lieja; Catrin Garrett, ingeniera de sistemas energéticos en el Centro Europeo de Energía Marina (EMEC) y Alessandro Giampieri, asociado de investigación en el Instituto de Energía de Durham.

El equipo de Cordts ha desarrollado paneles fotorreactores que producen hidrógeno a partir de agua y luz solar sin utilizar electrolizadores, electricidad o conexión a la red. "Nuestros paneles fotorreactores utilizan la luz directamente para dividir el agua químicamente con energía solar", explica.

"La luz solar es absorbida por el fotocatalizador que se encuentra dentro del panel fotorreactor, sumergido en el agua. En este estado excitado, la energía del sol se utiliza para facilitar la reacción química que divide las moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno."

Dice que la adopción del panel reduciría los costos generales del sistema, ofreciendo un costo levelizado de hidrógeno más bajo, en comparación con las vías de producción existentes.

A medida que aumenta la producción, photreon tiene la intención de mantener los costos bajos aprovechando la capacidad de fabricación existente. "Estos incluyen la extrusión de polímeros para producir el panel o recubrimiento por evaporación para aplicar en las superficies reflectantes", dice Cordts, agregando que "el fotocatalizador debe producirse en grandes cantidades de polvo. Creemos que también hay procesos industriales ya aplicados que podrían ser utilizables."

También en energía solar, Rahaman está desarrollando hojas artificiales para la producción de etanol.

"Mientras que las hojas naturales producen oxígeno y azúcares a través de la fotosíntesis, una hoja artificial produce oxígeno y alcoholes multicarbono como combustible renovable que puede usarse en nuestra vida diaria", explica.

La "hoja" contiene un fotocátodo y fotoanodo, que reducen el dióxido de carbono en combustible y oxidan el agua para producir oxígeno, respectivamente. Funciona sin utilizar electricidad, ya que tanto los lados de reducción como de oxidación contienen materiales que absorben luz que capturan la luz solar y generan fotovoltaje; también contienen catalizadores para acelerar los procesos químicos.

Rahaman dice que el equipo de investigación de Cambridge se enfocó en el desarrollo de etanol específicamente porque "existe una tendencia creciente hacia mezclas de etanol y gasolina, como el e10 (mezcla de 10% etanol y 90% gasolina) siendo uno de los combustibles más ampliamente adoptados".

EMEC es una instalación líder mundial para pruebas y demostración de tecnologías de energía de olas y mareomotriz en condiciones reales del mar, ubicada en Orkney. A lo largo de los años, Garrett ha observado tendencias de investigación en su rol y señala que "existe una comprensión general de que, con energías renovables, necesitamos considerar la ubicación del uso a escala industrial, particularmente cuando esto puede absorber la electricidad adicional que de otro modo estaría siendo limitada".