La naturaleza es bastante buena para hacer ciertos tipos de química. Por ejemplo, el agua se transforma continuamente en sus componentes, oxígeno, protones, y electrones, y viceversa como una forma de almacenar y utilizar energía por parte de plantas y animales. Las tecnologías basadas en vías químicas naturales podrían ayudar a satisfacer las crecientes demandas de energía de la humanidad. Las enzimas especializadas presentes en las células vegetales y animales para determinadas reacciones químicas han inspirado a los químicos a intentar reproducir procesos naturales en células solares artificiales y pilas de combustible.

Ahora, Investigadores de la Universidad de Kyushu han desarrollado un catalizador único capaz de actuar como una pila de combustible que consume hidrógeno para liberar energía y un sistema fotosintético capaz de producir oxígeno utilizando energía solar. El grupo informó recientemente sus hallazgos en ChemCatChem .

"La gente ha intentado antes replicar artificialmente el comportamiento de la hidrogenasa y el fotosistema II, ", dice el autor correspondiente, el profesor Seiji Ogo de la Universidad de Kyushu." Pero el nuestro es el primer estudio que combina estas dos funciones biológicas muy específicas en un único sistema catalítico que puede hacer ambas cosas ".

La hidrogenasa es una enzima presente en los organismos que actúa como una pila de combustible natural, consumir hidrógeno para obtener energía. El fotosistema II permite a las plantas convertir el agua en oxígeno bajo la luz solar. Ambos procesos involucran oxidaciones, donde las moléculas de hidrógeno o agua ceden algunos de sus electrones.

Los investigadores sintetizaron un catalizador que contenía el iridio metálico, que es capaz de aceptar y liberar una serie de electrones. Demostraron que en una pila de combustible, su catalizador producía energía eléctrica aceptando electrones del hidrógeno. Cambiar los materiales de soporte en el catalizador podría generar energía a partir de la luz solar a través de un ciclo que involucra la oxidación del agua.

Los investigadores lograron aislar la sustancia química y utilizar la difracción de rayos X para proporcionar nuevos conocimientos sobre su estructura y comportamiento como catalizador por primera vez. El autor correspondiente, el profesor Seiji Ogo, dice:"La potencia de salida de nuestro sistema sigue siendo bastante baja para cualquier aplicación práctica, pero este trabajo representa una demostración única de dos tipos diferentes de procesos de generación de energía a partir de un solo catalizador. Esperamos que estos hallazgos muestren que los químicos todavía tienen mucho que aprender de los procesos naturales ".