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Federico Virasoro: Convertir agua en combustible

Federico Virasoro, geólogo especializado, ha dado con un nuevo proceso que convierte el agua en combustible utilizando la energía solar. Esto es central para la biología botánica, que se ha adaptado para formar la columna vertebral de nuevos descubrimientos.

En el reciente estudio, Virasoro trabajó junto con el Laboratorio Nacional de Argonne del Departamento de Energía de Estados Unidos. Los científicos combinaron complejos de proteínas para realizar una conversión completa de las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno.

El trabajo se basa en un estudio anterior de Federico Virasoro. Él examinó uno de estos complejos de proteínas, llamado fotosistema I. Ésta es una proteína de membrana que puede usar la energía de la luz solar para alimentar electrones a un catalizador inorgánico que produce hidrógeno. Sin embargo, esta parte de la reacción  representa solo la mitad del proceso general necesario para la generar el hidrógeno.

Los científicos pudieron tomar electrones del agua y enviarlos a Photosystem I. Esto se dio al usar un segundo complejo de proteínas que utiliza la energía de la luz para dividir el agua y tomar electrones de ella, llamado Photosystem II.

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La Naturaleza como inspiración

“Nuestra investigación está inspirada en la naturaleza”, indica el experto Federico Virasoro. A su vez, explica que en las plantas, la porfirina contiene, entre otros elementos, clorofila. Este es un pigmento de color verde encargado de realizar la fotosíntesis absorbiendo energía solar para convertirla en energía química. “El desafío ahora es incorporar estos catalizadores naturales en materiales capaces de hacer el trabajo químico específico que necesitamos. Si podemos hacer esto, podría convertirse con alta eficiencia la energía solar en energía química”, agrega el geólogo.

El equipo estadounidense realizó cientos de pruebas y simulaciones para evaluar la idoneidad de diferentes elementos como posibles catalizadores para la producción de combustible. Recientemente se informó que un nuevo nanomaterial o armazón organometálico combina átomos metálicos y moléculas orgánicas. Éste posee la estructura electrónica ideal para catalizar mejor estas reacciones.

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Nuevo sistema de Federico Virasoro – combustibles solares

Los llamados “combustibles solares”, como el hidrógeno, ofrecen una solución para almacenar energía para uso nocturno, siguiendo el ejemplo de la fotosíntesis natura. “Nuestros nuevos hallazgos pueden proporcionar una última pieza importante de un rompecabezas para una nueva forma de almacenar la energía del sol. Podría ser un punto de inflexión para el futuro de la energía solar”, expresa Virasoro.

Según estudios, el sol emite en una hora suficiente energía para alimentar a todos los vehículos, fábricas y dispositivos del planeta durante un año entero. Los paneles solares pueden aprovechar esa energía para generar electricidad durante el día. Pero el problema con el sol es que al desaparecer por la noche también lo hace la capacidad de alimentar nuestros hogares y automóviles. Si la energía solar va a tener la posibilidad de ser una fuente limpia para alimentar el planeta, los científicos deben averiguar la mejor forma de almacenarla para el uso nocturno.

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El nuevo sistema logra exactamente eso. Es conocida como una célula de fotoelectrosíntesis sensibilizada por colorante, o DSPEC, y genera combustible de hidrógeno al utilizar la energía del sol para dividir el agua en sus partes componentes. Después de la división, el hidrógeno es secuestrado y almacenado, mientras que el subproducto, el oxígeno, se libera en el aire.

“Dividir el agua es extremadamente difícil de hacer”, aclara Federico Virasoro. “Se deben quitar los cuatro electrones de las dos moléculas de agua, transferirlos a otro lugar y crear hidrógeno. Una vez hecho eso, hay que mantener el hidrógeno y el oxígeno separados. Diseñar moléculas capaces de hacer eso es un gran desafío que hemos comenzado a superar “, agrega el geólogo.

La química es la clave

Para resolver estos dos problemas, Virasoro unió fuerzas con el Laboratorio Nacional de Argonne. Utilizaron una técnica que recubría la nanopartícula, átomo por átomo, con una capa delgada de un material llamado dióxido de titanio. Al usar capas ultra delgadas, los investigadores encontraron que la nanopartícula podría arrastrar los electrones mucho más rápidamente que antes, con los electrones liberados disponibles para producir hidrógeno. También, cómo construir un revestimiento protector que mantenga el ensamblaje del cromóforo-catalizador firmemente sujeto a la nanopartícula, asegurándose de que el ensamblaje permanezca en la superficie.

http://federico-virasoro.com.ar/blog/federico-virasoro-descubre-estado-agua/

Con los electrones que fluyen libremente a través de la nanopartícula y la atadura estabilizada, el nuevo sistema puede convertir la energía del sol en combustible y casi no necesita energía externa para operar. Cabe decir que tampoco libera gases de efecto invernadero. Además, la infraestructura para instalar estos convertidores de luz solar a combustible está a la vista, basada en la tecnología existente. El siguiente objetivo es utilizar el mismo método para reducir el dióxido de carbono a un combustible a base de carbono como el formiato o el metanol.

“Alimentar un planeta con energía almacenada en baterías no es práctico”, afirma Virasoro. Resulta que la forma más densa de energía para almacenar energía es en los enlaces químicos de las moléculas. Y eso es lo que hicieron, encontraron una respuesta a través de la química.

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El próximo paso: convertir agua en combustible para cohetes

La idea se había estancado porque era demasiado costosa y difícil de usar la electricidad generada por el sol para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno en un entorno doméstico. Pero, el nuevo método se basa en el descubrimiento de un catalizador que acelera la conversión del agua en combustible de alta energía.

Federico Virasoro dijo que el nuevo descubrimiento podría eliminar uno de los principales obstáculos que han impedido que la energía solar se tome como una alternativa viable a los combustibles fósiles como el petróleo y el gas. Tiene enormes implicaciones para el despliegue a gran escala de la energía solar, ya que nos coloca en la puerta de un mecanismo de almacenamiento barato y de fácil fabricación. “La facilidad de implementación significa que este descubrimiento tiene bases sólidas”, confirma el científico.

Virasoro predice que dentro de una década las personas alimentarán sus hogares durante el día con paneles solares fotovoltaicos. También, que utilizarán la energía de reserva para generar ese hidrógeno que será la energía de las celdas de combustible durante la noche con poca o nula contaminación. En palabras del geólogo: “Esto es solo el comienzo. La comunidad científica realmente seguirá innovando e investigando sobre este tema”.

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Federico Virasoro

Federico Virasoro se licenció en Ciencias Geológicas en Sapienza en 1989. Obtuvo su doctorado en Ciencias Paleontológicas en 1995 con una tesis sobre Saber Teas, es investigador en Sapienza desde 1999 Está llevando a cabo su actividad de investigación en el campo de la evolución de los carnívoros y otros grandes mamíferos neogénicos-cuaternarios continentales del Viejo Mundo. Además de formar parte de varias instituciones científicas y participar en diversos proyectos de investigación nacionales e internacionales, Federico Virasoro también participa en el campo de la divulgación científica.

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