Generación catalítica de hidrógeno: sin costosos metales preciosos
Los investigadores desarrollan un fotosistema molecular compacto y rentable para la generación de hidrógeno mediante la luz
Un equipo de investigación de la Universidad Friedrich Schiller de Jena ha desarrollado un fotosistema molecular inspirado en la naturaleza que genera hidrógeno bajo la irradiación de luz visible. A diferencia de otros sistemas existentes de este tipo, funciona sin el uso de metales preciosos o pesados.
Philipp Buday (izq.) y Chizuru Kasahara durante un experimento sobre la producción de hidrógeno impulsada por la luz.
Jens Meyer/Uni Jena
De bajo coste y respetuoso con el medio ambiente
"Lo especial de nuestro sistema es que se trata de un complejo metálico relativamente pequeño y compacto que, sin embargo, no requiere ningún metal caro o tóxico, como el platino o el cadmio", explica el profesor Wolfgang Weigand, del Instituto de Química Inorgánica y Analítica de la Universidad de Jena. "Aquí, el volumen de generación de hidrógeno es unas 10 veces mayor que en sistemas similares".
La importancia de este logro queda patente en el hecho de que los resultados se han publicado como "Very Important Paper" en la revista de renombre internacional "Angewandte Chemie". No más del cinco por ciento de todas las publicaciones reciben este estatus en la revista.
Un modelo de intercambio científico
"Nuestro sistema se inspira en la naturaleza", dice Weigand. "Algunos organismos pueden producir hidrógeno con la ayuda de ciertas enzimas, llamadas 'hidrogenasas de hierro'. En eso nos centramos en nuestra investigación. Y en este trabajo en particular, hubo una sinergia realmente maravillosa en el equipo", añade.
El trabajo de investigación fue llevado a cabo en gran medida por el doctorando de Weigand, Philipp Buday, y la antigua estudiante de investigación de Buday, Chizuru Kasahara, en colaboración con los grupos de investigación de Jena, dirigidos por Stefanie Gräfe y Benjamin Dietzek-Ivanšić, y la Universidad de Ulm.
"Esta colaboración fue realmente eficaz", explica Weigand. "También demuestra de forma muy impresionante lo mucho que la ciencia se beneficia de los intercambios, sobre todo porque la señora Kasahara llegó a nosotros a través del programa Erasmus+ desde la Universidad japonesa de Saitama y ahora es candidata al doctorado en mi grupo."
La investigación básica allana el camino hacia el hidrógeno "verde
Este trabajo es un paso más en el camino hacia la producción de hidrógeno sostenible, por ejemplo con la ayuda de la luz solar. "Pero sigue siendo investigación básica", dice Weigand. Por ejemplo, este sistema no funciona actualmente en el agua. "Sin embargo, actualmente estamos trabajando en ello dentro del Centro de Investigación Colaborativa 234 'CataLight' de la Fundación Alemana de Investigación, al que pertenece todo el proyecto. Los primeros resultados ya indican que el volumen de producción de hidrógeno aumenta cuando el fotosistema se incorpora a polímeros. Aquí queremos seguir trabajando con alternativas solubles en agua para aprovechar el agua como disolvente y fuente para la producción de hidrógeno impulsada por la luz".
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Publicación original
Philipp Buday, Chizuru Kasahara, Elisabeth Hofmeister, Daniel Kowalczyk, Micheal K. Farh, Saskia Riediger, Martin Schulz, Maria Wächtler, Shunsuke Furukawa, Masaichi Saito, Dirk Ziegenbalg, Stefanie Gräfe, Peter Bäuerle, Stephan Kupfer, Benjamin Dietzek-Ivanšić, Wolfgang Weigand: Activating a [FeFe] Hydrogenase Mimic for Hydrogen Evolution under Visible Light. Angewandte Chemie International Edition (2022)
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