Nuevo avance hacia la producción masiva y sostenible de hidrógeno

La observación de mecanismos bioquímicos relacionados con la fotosíntesis ha servido de inspiración a científicos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) para diseñar un material barato y ampliamente disponible que podría facilitar la producción masiva de hidrógeno como alternativa a los combustibles fósiles.   

Una alternativa a los combustibles fósiles es el almacenaje de la energía solar en forma de energía química limpia. Esto es lo que hacen las plantas desde el principio de la vida en la Tierra gracias a la fotosíntesis: almacenan la energía del Sol en forma de combustible químico (los azúcares). Una versión simplificada de la fotosíntesis serviría para utilizar la luz del Sol para romper la molécula de agua y almacenar energía en forma de hidrógeno que podría ser un combustible químico limpio y eficiente.

Esto, sin embargo, presenta varios desafíos. Uno de los principales es el diseño de materiales que sean mediadores en la formación de moléculas de hidrógeno, y que minimicen la cantidad de energía desperdiciada (luz o electricidad). Un material que cumple con esta función es el platino, pero su escasez y alto precio hacen necesaria la búsqueda de alternativas viables para la implementación masiva de tecnologías de producción de hidrógeno.

Un reciente trabajo, publicado en la revista Chemistry: a European Journal por el grupo FRONCAT de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), en colaboración con científicos de la Universidad de Girona, el ICIQ y el CSIC, ha dado un paso en esta dirección.

Como alternativa al platino, los investigadores utilizaron una versión modificada de fibras de carbono, baratas y fácilmente sintetizables. Los científicos descubrieron que un simple tratamiento oxidativo de estas fibras genera fragmentos estructurales similares a las moléculas que la naturaleza usa en procesos de almacenamiento de energía química.

“Es en estos fragmentos moleculares de los materiales modificados donde se facilita la formación de moléculas de hidrógeno a partir de disoluciones ácidas y la cantidad justa de energía eléctrica”, detalla Rubén Mas-Ballesté, investigador de la UAM que dirigió el estudio. 

“Este avance representa una contribución significativa a los necesarios avances hacia la implementación de tecnologías que cambien el paradigma energético, hoy basado en la quema de combustibles fósiles, usando materiales que hagan posible tanto su sostenibilidad como su viabilidad económica, lo que irremediablemente implica sustituir metales caros y escasos como el platino”, destaca por su parte José Alemán, director del grupo FRONCAT.

De acuerdo con los autores, estos resultados podrían aplicarse a usos industriales en los que se requiere la hidrólisis del agua, tales como la obtención de agua pesada o la depuración salina de aguas. De hecho, los resultados ya han sido presentados en una patente que está a la espera de encontrar inversores para ser licenciada.

Alternativa necesaria

El consumo energético en España tiene como resultado la emisión al año de unas cinco toneladas métricas de CO2 per cápita. Según datos del World Bank Group, en países como Estados Unidos estas cifras pueden incluso triplicarse.

Tal cantidad de emisiones resulta en un efecto invernadero que da lugar a un progresivo calentamiento de la atmósfera, representando un peligro para la supervivencia de muchos sistemas naturales y una amenaza para la humanidad.

Esta situación es el resultado del consumo masivo de combustibles fósiles que la sociedad industrializada está llevando a cabo desde los tiempos de la primera revolución industrial. Para paliar o incluso revertir esta situación es imperativa la búsqueda de nuevas fuentes energéticas limpias y eficientes.

Referencia bibliográfica:

Dr. Octavio González?del Moral, Dr. Arnau Call, Dr. Federico Franco, Dr. Alicia Moya, José Antonio Nieto?Rodríguez, María Frías, Dr. José L. G. Fierro, Dr. Miquel Costas, Dr. Julio Lloret?Fillol, Dr. José Alemán, Dr. Rubén Mas?Ballesté. Bioinspired Electro-Organocatalytic Material Efficient for Hydrogen Production. Chemistry: a European Journal. DOI: 10.1002/chem.201705655.