Investigación de la UNR para producir hidrógeno para combustible

Un equipo científico de la Universidad Nacional de Rosario (UNR) y el CONICET (Argentina) trabaja en la producción de hidrógeno como alternativa ecológica a los combustibles fósiles.

Ante el final anunciado de los combustibles fósiles, en un lapso relativamente corto de tiempo estimado posiblemente en unos 50 o 100 años, se hace necesario encontrar una alternativa viable para reemplazar al gas y el petróleo.

El hidrógeno aparece como una alternativa viable, que ya es utilizada para impulsar motores en transporte público de pasajeros en forma experimental hasta el momento; además su transporte, despacho y almacenamiento es similar al del gas natural comprimido, que ya es utilizado como alternativa a la nafta por muchos conductores en nuestras ciudades.

Por otra parte, el hidrógeno cuenta con la ventaja con respecto a los combustibles fósiles que el producto de su combustión es el vapor de agua por lo cual su índice de contaminación es cero.

El equipo dirigido por la Prof. Sandra Signorella, trabaja en el desarrollo de una nueva metodología para la producción de hidrógeno a partir de reproducir artificialmente el proceso de fotosíntesis, conseguir un método que simule las condiciones naturales en las que se produce el hidrógeno y hacerlo a escala industrial es el objetivo de numerosos equipos de investigación alrededor del mundo entre los cuales se encuentran los investigadores del Conicet que trabajan desde el Instituto de Química Rosario (IQUIR) dirigidos por Signorella.

El trabajo del equipo del IQUIR consiste en producir hidrógeno reproduciendo artificialmente la fotosíntesis. En la fotosíntesis natural, cuando las plantas reciben la incidencia lumínica del Sol, se activa un proceso en el cual se produce oxígeno, se obtiene energía y se fija el dióxido de carbono. La enzima conocida como Fotosistema II es la que interviene en el proceso de descomposición del agua en oxígeno e iones hidrógeno a través de una reacción en la que participa el manganeso, un metal. “Una parte del sistema fotosintético contiene un cluster de manganeso, es decir un conjunto de iones manganeso que son los responsables de la oxidación del agua a oxígeno. Simultáneamente, el otro extremo del mismo complejo proteínico emplea los electrones resultantes de la oxidación del agua para convertir plastoquinona en plastoquinol, una molécula que transporta los electrones que serán usados en la fijación de dióxido de carbono”, explica.

Todo esto sucede gracias a que al incidir luz sobre la clorofila, se desencadena una migración de electrones que permite al complejo de manganeso adquirir capacidad oxidante y desempeñar la función de convertir agua en oxígeno y protones.

“Del mismo modo, la fotosíntesis artificial se puede usar para producir hidrógeno a partir de agua y energía solar, o combustibles líquidos a partir de agua, dióxido de carbono y energía solar”, explica Signorella. El objetivo del equipo del IQUIR es avanzar en el desarrollo de un dispositivo fotosintético artificial para producir energía renovable no contaminante. El sistema estaría constituido por un fotocalizador que por acción de la luz descompone el agua en oxígeno, protones y electrones, y un segundo elemento que emplea los electrones producidos en el primero para convertir protones en hidrógeno, o dióxido de carbono en combustibles líquidos.

Un componente esencial del dispositivo fotosintético artificial es el catalizador, que acelera la reacción química para la descomposición de agua, y que debe ser estable, eficiente y activarse por acción de la luz, directamente o a través de un fotosensibilizador. “Nosotros estamos trabajando en el desarrollo de este elemento del sistema, usamos un compuesto de manganeso adsorbido sobre un soporte sólido fotosensible, capaz de catalizar la descomposición de agua al ser iluminado”, explica Signorella. Según la investigadora se pueden utilizar distintos metales, “hemos elegido trabajar con manganeso porque nos parece que si la naturaleza lo eligió debe ser porque es lo que mejor tendría que funcionar”, señaló.

Una vez que los científicos hayan optimizado el proceso, se podría usar el fotosintetizador artificial para producción de hidrógeno u otros combustibles hidrocarbonados, en reemplazo de los combustibles fósiles convencionales. El objetivo de este desarrollo es poder utilizarlo como fuente alternativa de electricidad para cualquier tipo de proceso que necesite energía, como autos a hidrógeno, fábricas o combustible.