Receta para la “energía completamente renovable” del agua se acerca a la realidad

La generación de "energía limpia y completamente renovable", de la cual el agua sería el único producto de desecho, es factible, y los científicos están "buscando" los medios exactos para lograrlo, según una nueva investigación.

Un equipo del Trinity College de Dublín está "afinando" un medio de utilizar electricidad renovable para dividir las moléculas de agua en sus átomos constituyentes, para liberar hidrógeno rico en energía, que dicen que podría almacenarse y usarse en pilas de combustible.

El proceso ya es posible y se puede realizar utilizando energía eólica o solar para generar la electricidad necesaria para dividir las moléculas de agua. Pero la idea aún está por despegar a lo grande, ya que la cantidad de energía requerida de estos recursos renovables para producir hidrógeno sigue siendo muy alta.

Sin embargo, la nueva investigación sugiere que en lugar de aprovechar grandes cantidades de energía renovable, se puede lograr el mismo resultado mediante el uso de una combinación particular de otros elementos como catalizadores que impulsan esta reacción.

Ya se sabe que elementos como el rutenio o el iridio son catalizadores altamente efectivos que pueden dividir las moléculas de hidrógeno y oxígeno en el agua, pero son “prohibitivamente costosos” y demasiado escasos para ser utilizados a escala industrial.

En cambio, los científicos recurrieron a poderosos métodos de computación y modelado químico cuántico avanzado para encontrar combinaciones de metales que pudieran impulsar la reacción necesaria.

La química cuántica es la aplicación de la mecánica cuántica de los sistemas químicos, en los que la comprensión de las estructuras electrónicas y la dinámica molecular es clave.

Hasta ahora, el trabajo ha identificado nueve combinaciones de metales y ligandos (que los unen), abundantes en la tierra, como "pistas muy prometedoras para la investigación experimental".

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Se destacan tres metales, dijo el equipo de investigación. Son cromo, manganeso y hierro, que se cree que son candidatos particularmente prometedores.

"Miles de catalizadores basados en estos componentes clave ahora se pueden colocar en un crisol y evaluar sus habilidades a medida que continúa la búsqueda de la combinación mágica", dijo el equipo.

El Dr. Max García-Melchor del Trinity College, autor principal de la investigación, dijo: "Hace dos años, nuestro trabajo había hecho que la búsqueda del santo grial de los catalizadores pareciera un poco más manejable. Ahora, hemos dado otro gran salto adelante. reduciendo significativamente el área de búsqueda y acelerando la forma en que buscamos”.

“Hasta hace poco buscábamos una aguja diminuta en un pajar enorme. Después de reducir el tamaño del pajar, hemos aspirado mucho del heno restante. Para darle un sentido de escala a esto, hace dos años habíamos analizado 17 catalizadores. Ahora hemos analizado 444 y creemos que no pasará mucho tiempo antes de que tengamos una base de datos con 80 mil catalizadores 'detectables'”.

Añadió: “¿Cómo podemos vivir de forma sostenible? Ésta es posiblemente la cuestión más importante y urgente a la que se enfrenta la sociedad del siglo XXI. Creo que los investigadores de todas las disciplinas pueden ayudar a responder a eso, y creemos que una de las fortalezas de nuestra búsqueda es el enfoque multidisciplinario que estamos adoptando".

Michael Craig, candidato a doctorado en Trinity, es el primer autor del artículo de la revista dijo: “Parece esperanzador que la ciencia pueda proporcionar al mundo energía completamente renovable, y este último trabajo proporciona una base teórica para optimizar las formas sostenibles de almacenar esta energía y va más allá al identificar metales específicos que ofrecen la mayor promesa.”

“Mucha investigación se ha centrado en los metales eficaces pero prohibitivamente caros como posibles candidatos, a pesar de que son demasiado raros para hacer el trabajo pesado necesario para almacenar suficiente hidrógeno para la sociedad. Estamos enfocados en encontrar una opción viable a largo plazo. Y esperamos que lo hagamos".

Los científicos han advertido recientemente que la demanda de energía para la producción de hidrógeno podría superar el crecimiento de los recursos renovables, lo que significa que los procesos hambrientos de hidrógeno podrían generar una mayor demanda de combustibles fósiles a corto plazo, si hay un auge en la demanda de hidrógeno.

La investigación se publica en la revista Cell Reports Physical Science.