Científicos UC buscan contribuir a la producción eficiente de hidrógeno a partir de agua

La obtención de hidrógeno a partir de procesos más limpios es importante para el desarrollo de estrategias que apunten a solucionar el problema energético a nivel global.

 

FotosíntesisLa fotosíntesis artifical es una estrategia que busca imitar a la naturaleza para transformar la luz solar en energía.   Inspirados en el proceso de la fotosíntesis natural, a través del cual la naturaleza transforma la luz solar en energía, un grupo de investigadores liderado por el académico de la Facultad de Química UC, el Dr. César Saldías, se encuentra desarrollando un sistema que aprovecha un tipo especial de polímeros que al combinarlos con nanopartículas metálicas pueden permitir la generación más eficiente de hidrógeno a partir de agua.

“Queremos contribuir al mejor entendimiento del proceso de la fotosíntesis artificial apuntando a aumentar la eficiencia de este proceso, utilizando materiales que eventualmente presenten menores costos y de mayor abundancia que aquellos que se emplean actualmente. A través de estas estrategias, pretendemos obtener sistemas que sean competitivos con otros compuestos reportados en literatura, que han demostrado ser fotoactivos en este proceso”, explica el investigador.

El hidrógeno tiene un importante rol en la viabilidad de la energía limpia, ya que puede actuar como un vector energético, permitiendo el almacenamiento de la energía solar y combinado con oxígeno en celdas de combustible puede ser usado para producir energía eléctrica, calor y agua, entre otras aplicaciones.

La fotosíntesis artificial se presenta como una interesante estrategia para generar hidrógeno y un campo que atrae crecientemente la atención de investigadores de distintas disciplinas científicas vinculadas con la generación y almacenamiento de energía. Chile tiene un gran potencial para producir hidrógeno a través de procesos que imiten la forma en que la naturaleza transforma la luz solar en energía (como la fotosíntesis) debido a los altos niveles de radiación solar presentes en el país y la creciente demanda por energías limpias y su almacenamiento.

El tipo de polímeros con que el equipo del Dr. Saldías está trabajando son dendrímeros modificados con moléculas cromóforas que son capaces de absorber energía a distintas longitudes de onda.

Al igual que en la fotosíntesis natural lo que se busca en un primer paso es un sistema capaz de separar el agua en sus componentes. En este caso “la radiación incide en el sistema dendrímero modificado con moléculas cromóforas lo que genera una energía capaz de separar la molécula de agua. Si a esa molécula de agua le provees un medio reductor, es posible obtener como resultado la generación de hidrógeno”, detalla el Dr. Saldías.

Por otra parte, la investigación ha demostrado que las superficies metálicas pueden actuar como un catalizador para la generación de hidrógeno y al mismo tiempo potenciar el efecto de absorción de energía del dendrímero modificado. Según el Dr. Saldías, “el desafío está en la incorporación de nanopartículas para aprovechar la absorción de luz y hacerla lo más eficiente posible. Hasta ahora los sistemas de fotosíntesis artificial reportan una eficiencia alrededor del 2%. Si eventualmente en el progreso de las investigaciones que se llevan a cabo a nivel global, se pudiera lograr sistemas con eficiencia cercanas al 10%, el proceso podría ser atractivo de escalar a futuro y generar interés comercial”.

Otro enfoque que los científicos UC están usando para aplicaciones energéticas particularmente para obtener hidrógeno, consiste en la experimentación con el uso de hidrogeles. “Debido a la gran afinidad de los hidrogeles por el agua, estos sistemas ofrecen un microambiente confinado para las moléculas de agua, por lo que se podría esperar que las reacciones sean más eficientes”, señala el Dr. Saldías.

El desarrollo de dichos experimentos se enmarca dentro de un proyecto Fondecyt de Iniciación a cargo del Dr. Saldías que se encuentra en su segundo año de implementación.