Obtener hidrógeno a partir de agua salada y luz solar

Una proteína encontrada en la membrana celular de microorganismos que viven en llanuras salinas desérticas podría proporcionar una nueva manera, respetuosa con el medio ambiente, de usar la luz solar para generar hidrógeno utilizable como combustible.


Así se ha determinado en un nuevo estudio, en el que el equipo de Elena Rozhkova, del Laboratorio Nacional estadounidense de Argonne (ANL) en Illinois, combinó un pigmento llamado bacteriorrodopsina con nanopartículas semiconductoras a fin de crear un sistema que usa luz para desencadenar un proceso catalítico que libera hidrógeno utilizable como combustible.

Los científicos han sido conscientes del potencial de las nanopartículas de dióxido de titanio en las reacciones luminosas desde principios de la década de 1970, cuando unos investigadores japoneses descubrieron que un electrodo de dióxido de titanio expuesto a luz ultravioleta brillante podría descomponer en hidrógeno y oxígeno a las moléculas de agua, mediante un fenómeno al que se le dio el nombre de Efecto Honda-Fujishima. Desde entonces, los científicos han hecho continuos esfuerzos para ampliar la reactividad de los fotocatalizadores de dióxido de titanio en la parte visible del espectro electromagnético.

Cuando está solo, el dióxido de titanio reacciona con la luz ultravioleta, pero no con la luz visible. A fin de superar esta limitación, el equipo de Rozhkova usó moléculas biológicas fotorreactivas como bloques de construcción para crear un sistema híbrido capaz de usar eficientemente la luz visible.

Rozhkova y sus colaboradores recurrieron a la bacteriorrodopsina porque usa la luz solar como fuente de energía para comportarse como una “bomba de protones”. Estas bombas son proteínas que típicamente actúan sobre una membrana celular, permitiendo la transferencia de protones desde el interior de la célula hacia el espacio extracelular.

Este fotocatalizador híbrido bioasistido supera a muchos otros sistemas similares en la generación de hidrógeno, y podría ser un buen candidato para la fabricación de dispositivos de energía limpia que se nutran de dos recursos prácticamente inagotables: la luz solar y el agua salada.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Peng Wang, Shankar Balasubramanian y Tijana Rajh, del Laboratorio de Argonne, así como Richard D. Schaller de la Universidad del Noroeste en Evanston, Illinois, Estados Unidos.