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Bioquímica
Catalizadores Eficientes Para Reproducir Una Fase
de la Fotosíntesis
21 de
Abril de 2008.
 Científicos
del Laboratorio Nacional de Brookhaven en EE.UU. y del Instituto para la
Ciencia Molecular en Japón están tratando de imitar parte del complejo
proceso natural de la fotosíntesis con el fin de obtener combustibles no
contaminantes como el hidrógeno, por ejemplo, para su uso en células de
combustible.
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Por ahora, ya han logrado imitar la catálisis de oxidación del agua, que
se produce en la fotosíntesis natural.
La oxidación hídrica, un paso de la fotosíntesis, es una parte del
complejo proceso de descomponer la molécula del agua en hidrógeno y
oxígeno.
La descomposición del agua requiere una gran cantidad de energía de la
luz del Sol, y catalizadores metálicos para activar las moléculas de
agua, muy estables. Esto se produce como dos "medias reacciones"
separadas: La oxidación del agua produce el oxígeno, junto a protones y
electrones; estos protones y electrones se combinan entonces para dar
lugar a hidrógeno molecular.
Por lo general, se considera que la reacción de oxidación del agua es el
proceso "limitador", lo que significa que si no se cataliza eficazmente,
se limita la producción de hidrógeno. No se puede mantener la producción
de hidrógeno sin los protones y electrones generados por la oxidación
del agua. Así que para obtener hidrógeno a partir del agua en las celdas
o células de combustible, los científicos deben vencer el desafío de
encontrar vías eficientes y baratas de lograr la oxidación del agua.
El equipo de Brookhaven ha estado colaborando con dos científicos
japoneses, Koji Tanaka y Tohru Wada, que en el 2001 descubrieron un
nuevo catalizador que parece muy prometedor para la reacción de
oxidación del agua.
Para lograr esta reacción, Tanaka y Wada inmovilizaron un catalizador
especial de rutenio en un electrodo, lo agregaron a una solución acuosa,
y aplicaron un voltaje, resultando una rápida actividad de oxidación de
agua en oxígeno.
Los científicos han descubierto que cuando los protones de dos moléculas
de agua son retirados debido a reacciones ácido-base en la solución, se
transfieren cuatro electrones a sitios receptores de electrones en el
catalizador. Una vez que todos los protones han sido retirados, los
cálculos teóricos predicen que se forma un enlace oxígeno-oxígeno.
Lo que hace innovador a este catalizador es que en la mayoría de los
catalizadores de compuestos basados en metales estos sitios receptores
se localizan en los átomos de metal, mientras que en este complejo de
rutenio se hallan en las moléculas de quinona.
Información adicional en:
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