En las últimas décadas, grupos de investigación de todo el mundo han abordado el desafío de dividir el agua para producir hidrógeno.
La razón de este interés es que el combustible de hidrógeno es una alternativa ecológica para los combustibles existentes, producida a partir de un recurso económico y fácilmente disponible: el agua.
También es el único subproducto para los automóviles impulsados por hidrógeno, lo que contrasta con los humos contaminantes que emiten los vehículos a gasolina.
En un artículo publicado en Nature Catalysis, la Profesora Galia Maayan de la Facultad de Química del Technion presenta un complejo molecular (también llamado grupo molecular artificial) que mejora drásticamente la eficiencia de la oxidación del agua.
Lo hace por biomimetismo, un campo de ingeniería inspirado en la naturaleza (bio = vida, miméticos = imitación).
En este caso específico, la inspiración proviene del proceso de la fotosíntesis en la naturaleza.
La fotosíntesis es un proceso natural que se desarrolló en plantas, bacterias y algas.
La energía del sol se usa para transformar el agua y el dióxido de carbono en material orgánico y oxígeno.
Este proceso es vital para la vida en la Tierra, porque todos los animales incapaces de realizar la fotosíntesis (incluidos los seres humanos) se nutren de la cadena alimenticia, cuyo primer vínculo son las bacterias fotosintéticas.
Además, el oxígeno que respiramos se origina en la fotosíntesis.
El manganeso (Mn) es uno de los elementos esenciales en el proceso de fotosíntesis.
Inspirada por la naturaleza, se realizaron muchas investigaciones para permitir la utilización del manganeso como catalizador para la división del agua, en combinación con electricidad como fuente de energía, con el objetivo de producir hidrógeno, un proceso conocido como electrólisis del agua.
Cada molécula de agua, H2O, contiene un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno, que se dividen usando energía de una corriente eléctrica.
Esto se hace con un cátodo y un ánodo; el cátodo contribuye electrones al agua y atrae oxígeno, y el ánodo toma electrones del agua y atrae hidrógeno.
Este es un proceso muy desafiante, que a menudo requiere una gran cantidad de energía para ponerlo en movimiento.
Además, los catalizadores basados ??en Mn a menudo son inestables y se descomponen rápidamente durante este proceso.
Se espera que el complejo molecular desarrollado por Maayan cambie esta situación.
Este grupo, que en realidad es una molécula compleja llamada Mn12DH, tiene características únicas que son ventajosas cuando se divide el agua.
Los experimentos realizados con este complejo demuestran que produce una gran cantidad de electrones (corriente eléctrica) y una cantidad significativa de oxígeno e hidrógeno, a pesar de una inversión energética relativamente baja.
No menos importante, es estable, lo que significa que no se destruye fácilmente, como otros catalizadores basados ??en Mn.
Según Maayan, “la naturaleza, creó un caparazón de proteína alrededor del núcleo de manganeso que lo estabiliza y previene su disolución. Inspirados por esta estructura natural, desarrollamos un caparazón orgánico que permite que el complejo de manganeso se disuelva en agua y lo estabilice”.
Gran parte del trabajo descrito en el artículo fue realizado por la estudiante Naama Gluz como parte de sus estudios bajo la supervisión de Maayan.
Gluz continúa investigando el complejo de manganeso único como parte de sus estudios de doctorado.
En experimentos preliminares, pudo demostrar que el complejo es capaz de dividir el agua a través de la exposición a la luz de una lámpara simple.
En el futuro, esto permitirá producir oxígeno e hidrógeno en grandes cantidades y muy rápidamente.
La idea es que eventualmente el proceso funcione con energía solar, sin requerir electricidad.
Fuente: LatamIsrael.com
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