El grupo de investigación en Materiales Inorgánicos Funcionales (Funimat) del Instituto de Ciencia Molecular (ICMol) de la Universitat de València (UV) ha patentado un fotorreactor de alto rendimiento para reacciones químicas que, además de ser pequeño, sencillo y compacto, está fabricado en una impresora 3D con materiales ligeros y baratos. El prototipo ha obtenido financiación de la Agencia Valenciana de la Innovación (AVI) de la Generalitat para su mejora, comercialización y uso en la valorización rápida y reproducible de CO2.

El prototipo permite desarrollar protocolos de reacción estandarizados y altamente eficientes. Por una parte, integra la fuente de luz encargada de la “excitación” que provoca la reacción química. La lampara está asociada a un carrusel de rotación en el que, a modo de una placa de agitación magnética, se pueden colocar hasta 10 soportes de viales con material analizable. El reactor, bautizado como PhotoSpinner, es seguro, fácil de usar y práctico porque se puede usar con placas agitadoras comerciales.

El fotorreactor incorpora un ventilador de refrigeración interno que mantiene las reacciones cerca de la temperatura ambiente. Ello permite evitar el sobrecalentamiento de las mezclas, algo habitual en los sistemas actuales, que no tienen excesivo control de la distancia a la lámpara, la temperatura ambiente o el flujo de aire local.

La fotosíntesis artificial, es decir, la conversión del CO2 utilizando la energía solar, tiene un gran potencial para proporcionar combustibles alternativos limpios y resolver los problemas relacionados con el calentamiento global. De hecho, la fotoquímica es un área en la que los científicos se han volcado en los últimos años porque muchas de las transformaciones provocadas por una fuente de luz (habitualmente lámparas LED) abren el camino hacia productos que antes eran difíciles de sintetizar.

Sin embargo, estas tecnologías presentan problemas como la baja eficiencia de conversión mostrada por los fotocatalizadores disponibles. Por tanto, es fundamental el desarrollo de nuevos fotocalizadores adaptados para guiar la conversión de CO2 en productos de valor añadido (metano, por ejemplo) bajo condiciones de humedad, temperatura o concentración de CO2 variable. Ello requiere una experimentación acelerada, rápida y reproducible de varios compuestos a la vez. Es el llamado HTS (High Throughput Screening) que el proyecto Photospinner pretende perfeccionar adaptándolo a la valorización de CO2.

“Cuando en el grupo comenzamos a trabajar en fotoquímica nos dimos cuenta de que las configuraciones disponibles comercialmente no eran prácticas, especialmente para conjuntos de reacciones múltiples, debido a la incapacidad de controlar los parámetros de reacción, como la intensidad de la irradiación”, comenta Sergio Tatay, investigador del programa Ramón y Cajal en el ICMol y coordinador del proyecto aprobado por la AVI.

“Nos interesó diseñar un nuevo fotorreactor para facilitar mejor nuestra exploración de la fotocatálisis en múltiples escalas y aplicaciones. Otros investigadores también han notado las limitaciones de estas configuraciones iniciales con varias soluciones alternativas informadas por múltiples grupos y proveedores comerciales en los últimos años”.

El programa de valorización y transferencia de resultados de investigación a las empresas de la AVI requiere una colaboración con otro centro tecnológico o empresa. En este caso es el Instituto Tecnológico Metalmecánico, Mueble, Madera, Embalaje y Afines (AIDIMME), que será el encargado, entre otras cuestiones, de alinear el producto con la normativa actual. Funimat, grupo liderado por el investigador y profesor titular de la Facultad de Química Carlos Martí-Gastaldo, ha reunido para este proyecto un equipo multidisciplinar que suma a químicos, con agentes de innovación y un ingeniero mecatrónico. PhotoSpinner se desarrollará en tres años y dispone de una ayuda de la AVI de 221.000 euros para ese periodo.