Nuevos catalizadores para mejorar la disociación del agua
El rápido crecimiento de la población mundial ha hecho crecer la demanda energética en los últimos años, mientras que las reservas de combustibles fósiles se están agotando. En la fotosíntesis artificial, el uso de la luz solar para disociar el agua en sus componentes es una de las tácticas más sostenibles para escapar a la dependencia actual del carbón. Un factor clave para hacer posible la tecnología de fotosíntesis artificial a escala comercial es el desarrollo de catalizadores heterogéneos estables que puedan llevar a cabo las reacciones de oxidación del agua de manera más rápida que sus homólogos homogéneos. El proyecto financiado con fondos europeos «Encapsulated water oxidation catalysts» (EWOCS) se propuso como objetivo desarrollar nuevos catalizadores de oxidación del agua (WOC) encapsulados con características mejoradas en comparación con el estado de la técnica actual. Mediante el diseño y la funcionalización de ligandos, se encapsularon los centros metálicos activos de los WOC utilizando tres métodos diferentes. Con esas técnicas, los científicos esperaban minimizar la degradación de los catalizadores y aumentar su estabilidad. Los miembros del proyecto sintetizaron en primer lugar nuevos complejos moleculares integrando los catalizadores en un macrociclo gigante, para después evaluar su capacidad de oxidación del agua. No obstante, los grupos funcionales adicionales del catalizador macrocíclico resultaron ser menos estables que los ligandos del catalizador. La vida útil del catalizador seguía siendo así pues la misma que la de la versión original no encapsulada. Se sintetizaron asimismo con éxito dos conjugados catalizador-fotosensibilizador. Sin embargo, el aumento del volumen estérico en torno al centro activo catalítico no se tradujo en un aumento de la duración del catalizador. Los nuevos complejos moleculares se comportaron además exactamente igual que los catalizadores sin funcionalizar. Otra estrategia empleada fue utilizar un ligando pinza para sintetizar un complejo de rutenio semejante a un WOC ya contrastado. Los investigadores descubrieron que el volumen adicional aportado por el ligando pinza bloqueaba el centro de unión del catalizador, impidiendo así la coordinación del agua e inhibiendo completamente la catálisis. En general, el proyecto EWOCS cumplió su promesa de sintetizar y evaluar una serie de WOC encapsulados; no fue posible, no obstante, aumentar la duración de los catalizadores utilizando las estrategias empleadas. La comunidad científica puede aprovechar los resultados del proyecto en la redacción de reglas para el diseño de WOC duraderos.
