Radiografía de las tecnologías de combustibles solares

En la búsqueda de formas más sostenibles para producir energía y reducir el impacto ambiental a nivel mundial, las tecnologías de combustibles solares se han posicionado como una alternativa sólida a los combustibles fósiles. Al utilizar la luz solar para promover reacciones químicas, estas tecnologías permiten la síntesis de moléculas valiosas que pueden emplearse como combustibles y materiales para producir otras sustancias químicas.

A pesar de su potencial, las tecnologías de combustibles solares suelen estudiarse de forma aislada, lo que hace difícil identificar las características y desafíos comunes. Los investigadores del ICFO el Prof. Pelayo García de Arquer, Viktoriia Holovanova y Diksha Mittal, publican ahora un artículo que analiza y compara cinco de las tecnologías de combustibles solares más destacadas: la fotocatálisis, la electrólisis fotovoltaica, la fotoelectroquímica, la fototérmica y la catálisis plasmónica. Los autores analizan las ventajas, limitaciones, madurez tecnológica y potencial de implementación que tienen en el mundo real.

Aunque todas las tecnologías de combustibles solares almacenan la energía en enlaces químicos, cada una de ellas capta la luz e impulsa las reacciones químicas de maneras distintas. Los sistemas fotocatalíticos y fotoelectroquímicos utilizan semiconductores para absorber la luz y promover las reacciones directamente; la electrólisis fotovoltaica separa la captación de luz de la catálisis, y la catálisis fototérmica y plasmónica se basan en la disipación de calor y el uso de nanopartículas dopadas.

En el artículo, una perspectiva publicada en la revista Nature Reviews Clean Technology, los investigadores analizan el diseño, las interfaces y el entorno del catalizador en cada una de estas tecnologías, identificando qué parámetros para medir el rendimiento y qué características tecnológicas y de diseño comparten, a menudo se pasan por alto al estudiar estos sistemas por separado.

Una de las principales conclusiones del artículo es que, a pesar de operar mediante mecanismos diferentes, las tecnologías de combustibles solares comparten los mismos retos, como por ejemplo la dependencia de materiales críticos, las pérdidas de energía y calor, y la necesidad de ser estables en entornos difíciles. Además, el artículo destaca que, como comparten algunas características de diseño cruciales, mejorar el rendimiento de una de las tecnologías puede mejorar la eficiencia y la estabilidad en las demás plataformas. Al ofrecer una perspectiva unificada, el artículo proporciona una hoja de ruta para guiar futuras investigaciones hacia sistemas de combustibles solares más eficientes, estables y escalables.

“Las ideas de este trabajo demuestran que muchas tecnologías de combustibles y fertilizantes limpios se enfrentan a los mismos desafíos, como las pérdidas de energía, la sostenibilidad de los materiales y la adaptación a las condiciones reales”, comenta Viktoriia Holovanova, investigadora postdoctoral y coautora del estudio. Esta perspectiva podría servir para que proyectos como ICONIC, que utiliza energía renovable para producir fertilizantes sostenibles a partir de aguas residuales, mejoren la eficiencia y robustez de sus tecnologías. “Este artículo ofrece una perspectiva más amplia que esperamos que facilite la transición hacia productos agrícolas más limpios, ayudando a restaurar los ecosistemas y a reequilibrar los ciclos del carbono y el nitrógeno”, concluye.

Referencia:

Golovanova, V., Mittal, D. & García de Arquer, F.P. What solar fuel technologies can learn from each other. Nat. Rev. Clean Technol. (2026). https://doi.org/10.1038/s44359-025-00130-5