Propuesta de una ruta para la Producción de Biocombustibles mediante Fotosíntesis Artificial a partir de la Captura de Dióxido de Carbono presente en el Municipio de Pasto

Abstract

La fotosíntesis artificial es un proceso que imita la conversión de la luz solar en energía química por parte de las plantas y otros organismos fotosintéticos. Una de las aplicaciones más prometedoras de la fotosíntesis artificial es la producción de biocombustibles a partir de la captura de dióxido de carbono (CO_2) del aire o de fuentes industriales. Los biocombustibles son combustibles líquidos o gaseosos que se pueden utilizar como alternativa a los combustibles fósiles, que son una de las principales causas del cambio climático. La fotosíntesis artificial podría ofrecer una solución sostenible y eficiente para reducir las emisiones de CO_2 y generar energía renovable al mismo tiempo. Sin embargo, la fotosíntesis artificial todavía enfrenta muchos desafíos técnicos y económicos que requieren investigación e innovación. Algunos de estos desafíos son el diseño de materiales y dispositivos que puedan capturar y convertir la luz solar de forma eficaz, el desarrollo de catalizadores que puedan reducir el CO_2 a productos útiles, y la integración de los diferentes componentes en sistemas funcionales y escalables.

La selección de los artículos relevantes para el análisis se realizó mediante la técnica de minería de datos, que consiste en extraer información útil de grandes volúmenes de datos. Se utilizaron las plataformas de búsqueda más reconocidas en el ámbito académico, como Web of Science y ACS catalysis y se obtuvieron 31636 artículos relacionados con el tema de interés. Para reducir este número y filtrar los artículos más pertinentes, se aplicó el programa VOSviewer, que permite visualizar y clasificar los documentos según criterios bibliométricos. Así, se logró identificar 64 artículos que cumplían con los requisitos de calidad y relevancia para el estudio.

Los artículos se agruparon mediante agrupamiento jerárquico en cada clúster con su respectiva denominación acerca de las condiciones de la ciudad de Pasto. Estas condiciones convergieron en un único parámetro relevante: la intensidad solar o irradiancia. Aplicar un algoritmo de minería de datos para determinar el método idóneo de fotosíntesis artificial para la producción de biocombustibles a partir de la captura de dióxido de carbono consiste en analizar los datos de cada cluster y compararlos con los resultados obtenidos por diferentes técnicas de fotosíntesis artificial, como el uso de microalgas, cianobacterias, plantas modificadas genéticamente o nanomateriales. El objetivo fue identificar el método que ofrezca el uso de materiales semiconductores bajo la influencia de luz visible.

De igual manera, se analizó el comportamiento de materiales fotocatalíticos dopados con materiales como cromo, con el fin de mejorar su eficiencia en la conversión de energía solar en biocombustible. Se emplea una metodología multidisciplinaria para analizar diferentes técnicas de síntesis de materiales, caracterización estructural y modelado computacional para comprender los procesos de excitación y transporte de cargas en la superficie de los catalizadores. Los resultados obtenidos no solo amplían el conocimiento científico en esta área, sino que también tienen el potencial de aplicarse en la generación de energía limpia y la mitigación de impactos ambientales.