Un impulso a las energías renovables

para Ciencia Hoy el . Publicado en CONICET dialoga, Número 150.

Científicos del CONICET desarrollaron un fotocatalizador de alta eficiencia. Apuntan a usarlo para descontaminar agua, desarrollar celdas solares y generar energía limpia y renovable a partir de la luz solar.

Por Miguel Faigón

Investigadores del Consejo en la Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa (UNIDEF, CONICET-Ministerio de Defensa) modificaron químicamente materiales semiconductores híbridos conocidos como Metal Organic Framework (MOF) UiO-66-NH2 y lograron modificar sus características para que pueda usar una mayor parte de la energía lumínica del sol en reacciones.

Durante el trabajo lograron ampliar el espectro de absorción de luz, y esto optimizó las características fotocatalíticas – es decir la capacidad de las moléculas de convertir la energía lumínica en química – del compuesto.

“Al ampliar el espectro de absorción de luz del MOF UiO 66 obtuvimos un compuesto cuya actividad fotocatalítica es similar a la del dióxido de titanio, que es el catalizador más eficiente que se conoce”, explica Eugenio Otal, investigador asistente del CONICET en UNIDEF y primer autor del artículo en el que se da cuenta del desarrollo publicado recientemente en ChemComm.

“Tener un fotocatalizador tan eficiente, que además absorba luz visible, puede permitirnos descontaminar el agua, desarrollar celdas solares y hasta romper las moléculas de agua para obtener hidrógeno y con ello generar energía limpia y renovable sólo a partir de la luz del sol, que tiene la gran ventaja de ser gratuita”, afirma Otal.

Lo que diferencia al compuesto obtenido del dióxido de titanio y otras nanopartículas semiconductoras usadas comúnmente para fotocatálisis es que no sólo puede aprovechar y utilizar la radiación ultravioleta (UV), que compone sólo una pequeña parte del espectro electromagnético – alrededor un 4 por ciento- sino que también absorbe parte de la luz visible, que representa cerca de un 43 por ciento.

Los Metal Organic Framework son compuestos sólidos, nanométricos, formados por moléculas metálicas, denominadas clusters, que se unen entre sí a través de moléculas orgánicas – ligandos orgánicos – siguiendo un ordenamiento perfectamente regular en el espacio. Lo que los distingue de otros polímeros de coordinación metálico-orgánica es que poseen una gran superficie vacía. Es esta porosidad la que hace de estos compuestos buenos catalizadores y almacenadores de gases.

“La característica que define a los MOF es que son perfectamente regulares, cada parte metálica es idéntica a la otra y lo mismo ocurre con los ligandos orgánicos, por lo que podemos saber su composición química exacta. Esto nos permite poder trabajar en diferentes modificaciones, tanto de su parte orgánica como de su parte metálica, dependiendo de la propiedad que queramos obtener: que catalice una reacción o que pueda almacenar algún gas, por ejemplo”, explica Manuela Kim, investigadora asistente del Consejo en el UNIDEF.

Para ampliar su espectro de absorción de luz, los investigadores modificaron el MOF-UiO-66-NH2 a través de aplicación, sobre su parte orgánica, de compuestos utilizados comúnmente para teñir telas.

“Esto hizo que el sólido –originalmente blanco- tomará nuevos colores y así optimizara su reacción catalítica frente a la energía lumínica”, cuenta Ismael Fabregas, investigador adjunto del CONICET en el UNIDEF.