El siglo XXI es un siglo de cambio, y el principal que hay que llevar a cabo es la transición de los combustibles fósiles a las energías renovables. En este proceso de conversión y adaptación hacia un nuevo sistema económico descarbonizado, el hidrógeno verde es uno de los grandes vectores energéticos llamado a ser protagonista en la transición ecológica.
Pero no hay que hacer trampa, el hidrógeno debe ser verde, renovable. Por ello, para su producción hay que empezar a dejar de lado progresivamente los combustibles fósiles.
En este sentido, las investigadoras de ITQB NOVA Inês Cardoso Pereira y Mónica Martins están llevando a cabo una innovadores tecnología para producir hidrógeno a partir de la luz utilizando microorganismos no fotosintéticos.
El hidrógeno ofrece nuevas y emocionantes posibilidades como vector energético, pero la producción actual de hidrógeno todavía se realiza principalmente a partir de combustibles fósiles. Por otro lado, la energía solar es la fuente ideal más abundante y definitiva, entre varias opciones renovables. Por lo tanto, se necesitan urgentemente estrategias sostenibles que utilicen la conversión directa de la energía solar en combustibles valiosos como el hidrógeno.
Investigadoras de ITQB NOVA. Fuente: ITQB NOVA.
Nueva tecnología de producción de hidrógeno
En un estudio publicado ahora en Angewandte Chemie International Edition, los científicos describen un nuevo enfoque basado en sistemas bio-híbridos. Estos combinan bacterias no fotosintéticas con nanopartículas semiconductoras de sulfuro de cadmio (CdS) autoproducidas que son muy eficientes en la captura de luz.
Inês Cardoso Pereira, jefa del Laboratorio de Metabolismo Energético Bacteriano, explica: «El desarrollo de biohibridos es una nueva área de investigación muy emocionante, donde podemos combinar la alta eficiencia catalítica y especificidad de los sistemas biológicos con materiales sintéticos que tienen un rendimiento excepcional en la captura de energías solares o eléctricas. Este campo está creciendo rápidamente y el enfoque más prometedor es combinar microorganismos intactos con nanopartículas producidas en su superficie , que permite la transferencia directa de energía entre ellos».
Las investigadoras estudiaron la producción de hidrógeno a partir de la luz por bio-híbridos basados en varias bacterias. Todos los bio-híbridos generados produjeron hidrógeno a partir de la luz, pero el que utiliza Desulfovibrio desulfuricans, una bacteria que se encuentra en los suelos, presentó una actividad excepcional. Esta bacteria contiene altos niveles de hidrogenasas, las enzimas implicadas en la producción de hidrógeno, y son eficientes en la producción de nanopartículas de sulfuro extracelular. Estas nanopartículas autoproducidas capturan la luz, que la bacteria puede utilizar para producir hidrógeno.
Los resultados revelan que los híbridos D. desulfuricans-CdS muestran una alta actividad de producción de hidrógeno, alta estabilidad y una notable eficiencia en el uso directo de energía solar, incluso en ausencia de mediadores costosos y tóxicos.
El uso de microorganismos y materiales de recolección de luz autoproducidos supone un enfoque sostenible y de bajo coste para generar combustible.
