Un equipo internacional de ingenieros y físicos dirigidos por la Universidad de Monash, en Australia, han utilizado productos químicos encontrados en las plantas para reproducir un proceso clave en la fotosíntesis, allanando el camino en un nuevo enfoque que utiliza la luz del sol para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno.
El avance podría revolucionar la industria de la energía renovable mediante el hidrógeno, promocionando la energía limpia, siendo posiblemente el combustible verde del futuro, ya que será más barato y más fácil de producir a escala comercial con éste nuevo método.
Los profesores Leone Spiccia, Robin Brimblecombe y Annette Koo de la Universidad de Monash, el Doctor Gerhard Swiegers del CSIRO y el Profesor Charles Dismukes de la Universidad de Princeton, unieron sus esfuerzos para desarrollar un sistema compuesto por un revestimiento que puede ser impregnado con una forma de manganeso, un producto químico esencial para el mantenimiento de la fotosíntesis en la vida de las plantas.
“Hemos copiado a la naturaleza, teniendo los elementos y mecanismos que se encuentran en la vida de las plantas que han evolucionado a lo largo de 3 mil millones de años, recreando uno de esos procesos en el laboratorio”, nos decía el profesor Spiccia.
Un grupo de manganeso es fundamental para que una planta tenga la capacidad de uso del agua, dióxido de carbono y luz solar para hacer hidratos de carbono y oxígeno. Hechas por el hombre imitando este grupo fue desarrollado anteriormente por el profesor Charles Dismukes, y ahora los investigadores han querido ir un paso más allá, enfocado al aprovechamiento de la capacidad de estas moléculas para convertir el agua en los elementos que lo componen, el oxígeno y el hidrógeno.
El avance vino cuando un protón con recubrimiento conductor, llamado Nafion, en un ánodo para formar una membrana de polímero, a pocos micrómetros de espesor, actuaba como anfitrión de los grupos de manganeso. Normalmente es insoluble en agua, pero cuando se conecta al catalizador dentro de los poros de la membrana Nafion, se estabiliza en contra de la descomposición y, sobre todo, el agua puede alcanzar el catalizador, en el que se oxida en la exposición a la luz.
Este proceso de “oxidación” de agua genera protones y electrones, que pueden convertirse en gas de hidrógeno en lugar de hidratos de carbono como ocurre de forma natural en las plantas. Mientras que el hombre ha sido capaz de dividir el agua en hidrógeno y oxígeno durante años, ahora han conseguido hacer lo mismo por primera vez utilizando sólo la luz del sol, con un potencial eléctrico de 1,2 voltios y la propia naturaleza química que ha sido seleccionada para este fin.
Las pruebas revelaron que el catalizador de montaje siguen activos después de tres días de uso continuo, produciendo oxígeno y gas hidrógeno en presencia de agua, con potencial eléctrico y de luz visible.
El hidrógeno siempre ha sido considerado el ideal de combustible limpio y verde, rico energéticamente y en emisiones de carbono cero. La producción de hidrógeno utilizando únicamente agua y luz solar ofrece la posibilidad de una abundante, renovable y ecológica fuente de energía para el futuro de las comunidades de todo el mundo.
* Los datos de la investigación se publica este mes en la revista científica “Angewandte Chemie International Edition”.
Más información: Universidad de Monash
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