Disociación del agua mediante energía solar eficiente
Son muchas las ventajas de reducir la dependencia de los combustibles fósiles para la producción de energía. Podría eliminar las diferencias geopolíticas que amenazan la seguridad energética y reducir las emisiones generalmente aceptadas como principal causa del cambio climático global. El hidrógeno como portador de energía ha sido objeto de numerosos estudios de investigación y desarrollo. Aunque la producción de hidrógeno constituye una industria importante y floreciente, casi todas las técnicas empleadas dependen de los hidrocarburos (combustibles fósiles) como fuente para su obtención. Un grupo de científicos inició el proyecto financiado con fondos europeos «Modular ligands for water splitting» (WATERSPLIT) para desarrollar nuevos catalizadores mejorados para llevar a cabo la compleja transferencia de múltiples electrones con protones acoplados asociada con la disociación del agua mediante energía solar. En particular, buscaban crear catalizadores de la oxidación del agua a oxígeno y la reducción del agua a hidrógeno molecular (H2) con mayores actividades, especificidades y eficiencias que las alcanzables hasta ahora. Los investigadores se centraron en el uso de elementos metales de transición abundantes, benignos con el medio ambiente y baratos, que emplearon para crear complejos de coordinación homogéneos consistentes en un catión metálico central al que se unen ligandos con carga negativa. Los estudios de mecanismos de formación de productos y caracterización de sus propiedades catalíticas realizados condujeron a la identificación de nuevas familias de catalizadores de oxidación del agua (WOC) y catalizadores de reducción del agua (WRC) altamente eficientes. Los catalizadores WOC obtenidos en el proyecto WATERSPLIT están basados en el abundante y benigno hierro. El equipo ha obtenido valiosa información sobre las características del centro metálico que afectan a la actividad, lo que resultará útil en el desarrollo de diferentes sistemas catalizadores y transformaciones catalíticas. También se identificó un intermedio de reacción que se puede utilizar como modelo del complejo fotosistema II, el primer paso de la ruta fotosintética. Los catalizadores WRC, basados en cobalto, son igualmente capaces de actuar como fotocatalizadores y como electrocatalizadores. La comprensión mecanística y caracterización de catalizadores WOC y WRC formados a partir de metales de transición abundantes y respetuosos con el medio ambiente abre el camino a un diseño racional de catalizadores más eficientes. Una mayor eficiencia de disociación del agua mediante energía solar para producir H2 podría traducirse en un proceso prácticamente sin emisiones.
Palabras clave
Mediante energía solar, disociación del agua, hidrógeno, catalizadores, ligandos modulares
