Los científicos del Trinity College de Dublín han dado un paso de gigante hacia la resolución de un acertijo que proporcionaría al mundo una tecnología completamente renovable. energía limpia de la cual el agua sería el único producto de desecho.

Reducir el dióxido de carbono de la humanidad (CO ₂ ) Las emisiones son posiblemente el mayor desafío al que se enfrenta la civilización del siglo XXI, especialmente dada la población mundial en constante aumento y las mayores demandas de energía que la acompañan.

Un rayo de esperanza es la idea de que podríamos usar electricidad renovable para dividir el agua (H ₂ O) para producir hidrógeno rico en energía (H ₂ ), que luego podrían almacenarse y utilizarse en pilas de combustible. Esta es una perspectiva especialmente interesante en una situación en la que las fuentes de energía eólica y solar producen electricidad para dividir el agua. ya que esto nos permitiría almacenar energía para usar cuando esas fuentes renovables no estén disponibles.

El problema esencial, sin embargo, es que el agua es muy estable y requiere mucha energía para romperse. Un obstáculo particularmente importante que hay que superar es la energía o el "sobrepotencial" asociado con la producción de oxígeno, que es la reacción de cuello de botella al dividir el agua para producir H ₂ .

Aunque ciertos elementos son efectivos para dividir el agua, como el rutenio o el iridio (dos de los llamados metales nobles de la tabla periódica), estos son prohibitivamente caros para su comercialización. Otro, las opciones más baratas tienden a sufrir en términos de eficiencia y / o robustez. De hecho, en el presente, nadie ha descubierto catalizadores que sean rentables, muy activo y robusto durante períodos de tiempo significativos.

Entonces, ¿Cómo resuelves ese acertijo? Detente antes de imaginarte batas de laboratorio, lentes, vasos de precipitados y olores raros; este trabajo se realizó íntegramente a través de una computadora.

Al reunir a químicos y físicos teóricos, El equipo de Trinity detrás del último avance combinó la inteligencia química con computadoras muy poderosas para encontrar uno de los "santos griales" de la catálisis.

El equipo, dirigido por el profesor Max García-Melchor, hizo un descubrimiento crucial al investigar moléculas que producen oxígeno:la ciencia había estado subestimando la actividad de algunos de los catalizadores más reactivos y, como resultado, el temido obstáculo del "sobrepotencial" parece ahora más fácil de superar. Es más, en el refinamiento de un modelo teórico ampliamente aceptado que se utiliza para predecir la eficiencia de los catalizadores de división de agua, han facilitado enormemente a las personas (o supercomputadoras) la búsqueda del escurridizo catalizador de la "bala verde".

Autor principal, Michael Craig, Trinidad, se complace en poner en práctica esta información. Dijo:"Sabemos lo que necesitamos optimizar ahora, por lo que es solo un caso de encontrar las combinaciones correctas ".

El equipo tiene como objetivo ahora usar inteligencia artificial para poner una gran cantidad de metales y ligandos abundantes en la tierra (que los unen para generar los catalizadores) en un crisol antes de evaluar cuál de las combinaciones casi infinitas produce la mayor promesa.

En combinación, lo que antes parecía un lienzo vacío ahora se parece más a una pintura por números, ya que el equipo ha establecido principios fundamentales para el diseño de catalizadores ideales.

El profesor Max García-Melchor agregó:"Dada la necesidad cada vez más urgente de encontrar soluciones de energía verde, no es de extrañar que los científicos lo hayan hecho, durante algún tiempo, estado buscando un catalizador mágico que nos permitiera dividir el agua electroquímicamente de una manera rentable, manera confiable. Sin embargo, No es exagerado decir que antes tal cacería era como buscar una aguja en un pajar. Aún no hemos cruzado la línea de meta, pero hemos reducido significativamente el tamaño del pajar y estamos convencidos de que la inteligencia artificial nos ayudará a aspirar mucho del heno restante ".

También enfatizó que:"Esta investigación es tremendamente emocionante por varias razones y sería increíble desempeñar un papel en hacer del mundo un lugar más sostenible. Además, esto muestra lo que puede suceder cuando investigadores de diferentes disciplinas se unen para aplicar su experiencia y tratar de resolver un problema que nos afecta a todos y cada uno de nosotros ”.

El profesor Max García-Melchor es profesor adjunto Ussher de Química en Trinity y autor principal de la investigación histórica que acaba de ser publicada en una importante revista internacional, Comunicaciones de la naturaleza .