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FotoArt-CM: Nueva generación de materiales multifuncionales para fotosíntesis artificial

Programa de Actividades de I+D entre Grupos de investigación de la Comunidad de Madrid en Tecnologías 2018, cofinanciado con el Fondo Social Europeo y Fondo Europeo de Desarrollo Regional, coordinado por de Dr. Víctor A. de la Peña O´Shea de la Fundación IMDEA Energía (Ref: S2018/NMT-4367).

Uno de los retos más importantes para la sociedad actual es el desarrollo de tecnologías capaces de paliar los efectos de los gases de efecto invernadero como principales causantes del calentamiento global. Para afrontarlo, es vital el desarrollo de una nueva generación de tecnologías y materiales eficientes basados en fuentes de energías sostenibles que permitan no sólo disminuir estas emisiones, sino también reducir su concentración atmosférica por medio su valorización.

Una de las estrategias más prometedoras en este sentido es el proceso conocido como fotosíntesis artificial, que permite la valorización de materias primas abundantes (CO2, H2O, N2 y biomasa) para obtener combustibles y productos químicos. Sin embargo, esta es una reacción compleja que implica el acoplamiento consecutivo de varios procesos ópticos, de transferencia de carga y catalíticos en diferentes escalas temporales y que requiere de desarrollo de sistemas complejos capaces de una gestión conjunta y eficiente de fotones y electrones.

El objetivo del programa FotoArtCM es el desarrollo de una nueva generación de materiales multifuncionales y dispositivos capaces de aprovechar eficientemente energías renovables, principalmente solar, para la obtención de combustibles y productos químicos por medio de fotosíntesis artificial. Para ello, FotoArtCM plantea diferentes estrategias para paliar las limitaciones tecnológicas actuales como son la disponibilidad y durabilidad de los materiales desarrollados, la eficiencia de reactores y procesos y la tasa de retorno energético (TRE), lo que garantizaría una escalabilidad tecnológica y económicamente viable. Concretamente, las actividades de FotoArtCM se centran en los siguientes objetivos parciales:

Diseño de nanocatalizadores modelo gracias a la combinación de herramientas experimentales y teóricas.
Desarrollo de catalizadores multifuncionales que permitan llevar cabo eficiente y selectivamente las reacciones de reducción y oxidación implicadas en los procesos de fotosíntesis artificial (foto y fotoelectrocatalíticos).
Tejidos de nanocarbones multifuncionales, donde se investigará en el desarrollo de fotoelectrodos flexibles combinando diferentes tejidos híbridos de CNT y procesos de funcionalización química y física.
Estudio de la relación estructura-reactividad mediante la combinación de técnicas de caracterización
avanzada y de modelización.
Fotosíntesis artificial mediante el desarrollo de procesos fotocatalíticos y fotoelectrocatalíticos que permitan la obtención de combustibles y productos químicos.
Análisis prospectivo tecnoeconómico y de sostenibilidad.
 
Participantes: Instituto IMDEA Energía (Coordinador); Instituto IMDEA Materiales, Instituto IMDEA Nanociencia; CSIC; UAM; BihurCrystal, SYNTHELIA ORGANIC, GNANOMAT, SPECS, HUNOSA, OFICEMEN, MAGES, ENAGAS, REPSOL, CEPSA, MERCEDES BENZ y Liken Carbon Hub.
Entidad financiadora/Programa: Comunidad de Madrid/Programa de Actividades de I+D entre Grupos de Investigación en Tecnologías 2018
Periodo de realización: Enero 2019-Diciembre 2022
Investigador principal: Dr. Víctor A. de la Peña O´Shea