Los catalizadores biónicos para producir hidrógeno, considerado como la energía limpia del futuro

Investigadores de la King Abdullah University of Science & Technology (KAUST) demostraron que los microbios y los nanomateriales se pueden usar juntos para formar un material biohíbrido que funciona como un electrocatalizador. El material podría ser utilizado en la producción de combustibles sin carbón y en varias otras aplicaciones de energía verde.

En la electrólisis del agua en hidrógeno y oxígeno, la producción de oxígeno denominada reacción de evolución de oxígeno (OER) en el ánodo es lenta y limitante en comparación producción de hidrógeno en el cátodo, llamada reacción de evolución de hidrógeno (HER). Por lo tanto, se necesitan electrocatalizadores OER eficientes, duraderos y de bajo costo.

Actualmente, se utilizan metales raros y costosos como electrocatalizadores OER. Pero los materiales biohíbridos a base de grafeno podrían ser una alternativa económica y ecológica, según han demostrado Pascal Saikaly y su equipo.

El grafeno, una lámina de carbono que tiene solo una capa de átomos de espesor, y el óxido de grafeno reducido, estrechamente relacionado, son altamente conductivos, mecánicamente robustos y ampliamente disponibles. Sin embargo, solo se convierten en catalizadores activos una vez que se los ha cubierto con otro elemento, como azufre, hierro, nitrógeno o cobre.

Los catalizadores de OER basados ​​en grafeno se desarrollan mediante métodos químicos, que requieren condiciones de reacción rigurosas, como alta temperatura y químicos tóxicos abundantes. El equipo de investigadores usó la bacteria eléctrica Geobacter sulfurreducens porque no es patógena, es rica en proteínas que contienen hierro y es abundante en la naturaleza. Las células bacterianas se adhieren a la superficie y producen proteínas ricas en hierro para interactuar con el óxido de grafeno. Como resultado, el óxido de grafeno reducido termina cubierto con hierro, cobre y azufre; un electrocatalizador de ORE muy eficiente. El bono es que el método es amigable con el medio ambiente.

El hidrógeno obtenido de manera sustentable es considerado una de las fuentes de energía del futuro no contaminantes. Pero no existe como recurso de la naturaleza, sino que hay que producirlo y almacenarlo. Se puede obtener del agua, separándola en hidrógeno y oxígeno, mediante electricidad de origen renovable, almacenar el hidrógeno, transportarlo, distribuirlo y, finalmente, utilizarlo siguiendo procesos térmicos convencionales o electroquímicos como son las pilas de combustible, devolviendo a la naturaleza la misma cantidad de agua que previamente habíamos obtenido de ella. El equipo está trabajando ahora en la producción y comercialización a gran escala de este catalizador biohíbrido.

KAUST es una universidad privada dedicada a la investigación que recibió un presupuesto de 10.000 millones de dólares. ​ Sus investigadores se centran en buscar soluciones a desafíos relacionados con el agua, la energía, la alimentación y el medio ambiente. El campus, de 36 kilómetros cuadrados, se encuentra en Thuwal, cerca de Yeda, Arabia Saudita.

La institución tiene estatutos internacionales y está regida por un órgano de gobierno independiente que cuenta con personalidades como los presidentes del Imperial College de Londres y de la Universidad de Princeton. Es una universidad autorregulada, con 130 profesores y alrededor de 1.200 estudiantes. ​ Fue fundada en el 2009 y los primeros tres años fue operada por Saudi Aramco, la empresa estatal de petróleo y gas.