Materiales nuevos para aumentar la producción de hidrógeno

El aumento de la población en la Tierra se halla detrás de la creciente demanda energética, que a su vez da lugar a una mayor emisión de dióxido de carbono (CO2), producido al quemar combustibles fósiles. Extraer parte de la abundantísima energía de nuestro ilimitado Sol es la única manera de romper este ciclo conducente a un futuro energético insostenible.

Aunque todavía se halla en una fase temprana de investigación y desarrollo, la fotosíntesis artificial representa una fuente de energía viable. Los retos más significativos son los relacionados con la construcción de la maquinaria molecular que imite la manera en que las plantas descomponen el agua para obtener oxígeno y convierten el CO2 en glucosa. Los protones resultantes de la descomposición del agua se pueden utilizar para fabricar hidrógeno.

Un equipo de científicos financiado por la UE ha puesto en marcha el proyecto «Photocatalytic cluster complexes for artificial photosynthesis applications» (PCAP) para producir complejos metálicos que se podrán utilizar como catalizadores en aplicaciones de células solares.

Controlando cuidadosamente los reactivos y los iones metálicos, estos científicos han preparado varios clústeres de manganeso-calcio y han determinado sus estructuras cristalinas. Un montaje en forma de barra de ion calcio decorado con complejos de manganeso ha resultado ser una estructura especialmente atrayente. Con la excepción de los iones de manganeso, se ha ensayado una diversidad de metales de transición en presencia de polímeros de coordinación construidos con ligandos de ácido carboxílico. Se han recogido estructuras cristalinas de varios complejos que revelan acumulaciones de agua y cavidades para la sorción de gases.

Considerando que los sistemas moleculares con actividad redox resultan inestimables para activar moléculas pequeñas, los científicos han preparado compuestos de porfirina y ligandos a base de terpiridina. Si bien el rendimiento del derivado ferrocenil-porfirina para aplicaciones en células solares ha resultado insatisfactorio, unos estudios detallados han revelado la extinción rápida del estado de excitación del sistema.

Los trabajos del proyecto PCAP han abierto la vía a la producción de hidrógeno a partir de la luz solar y el agua. El programa de intercambio ha dado la oportunidad a los investigadores de visitar Rumanía y Reino Unido, y está programado visitar Moldavia en el futuro. Ese aspecto del proyecto ha demostrado asimismo ser un medio clave para alcanzar sus metas. Las actividades de divulgación han consistido en seminarios, reuniones y visitas de intercambio.