La naturaleza como modelo para el almacenamiento sostenible de hidrógeno
Cómo la biocatálisis podría mejorar la tecnología LOHC
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El hidrógeno se considera generalmente como una pieza clave para una industria energética y química climáticamente neutra. Sin embargo, para aprovechar todo su potencial, debe almacenarse y transportarse de forma segura, eficiente y con un consumo mínimo de energía. En un nuevo artículo de revisión, investigadores de la RWTH y del Instituto Helmholtz de Erlangen-Nürnberg para las Energías Renovables analizan cómo los sistemas biológicos podrían contribuir a dar forma a la próxima generación de tecnologías de almacenamiento de hidrógeno líquido.
En un artículo de revisión aceptado para su publicación en la revista *Renewable and Sustainable Energy Reviews*, titulado «», el Dr. Michael Geißelbrecht, Hannes Mandon, el profesor Peter Wasserscheid y el profesor Lars Lauterbach investigan qué principios subyacentes a la conversión biológica del hidrógeno podrían inspirar la próxima generación de portadores orgánicos líquidos de hidrógeno (LOHC). Estos compuestos líquidos pueden unir químicamente el hidrógeno, almacenarlo y liberarlo cuando sea necesario. Dado que permanecen en estado líquido durante todo el proceso, su manipulación puede realizarse en gran medida utilizando la infraestructura existente para combustibles líquidos y otros vectores energéticos.
Sin embargo, sigue existiendo un reto importante. Muchos de los sistemas LOHC actuales requieren altas temperaturas, catalizadores especializados y condiciones de funcionamiento cuidadosamente controladas para almacenar y liberar hidrógeno de manera eficiente. Aquí es donde la biología ofrece una valiosa inspiración. Los organismos vivos pueden convertir hidrógeno y electrones con una eficiencia notable en condiciones suaves. Para ello, los microorganismos se valen de las hidrogenasas, enzimas que activan y liberan hidrógeno, junto con sistemas redox biológicos muy sofisticados.
«Los catalizadores biológicos demuestran cómo se puede convertir el hidrógeno con una selectividad notable en condiciones suaves. Estos principios de diseño naturales podrían inspirar una nueva generación de sistemas LOHC bioinspirados. Nuestro objetivo es poner a prueba estos conceptos utilizando biocatalizadores de conversión de hidrógeno y evaluar su potencial para las tecnologías de hidrógeno sostenibles», afirma el profesor Lars Lauterbach, del Instituto de Microbiología Aplicada de la Universidad RWTH de Aquisgrán.
La investigación aúna dos campos que han evolucionado en gran medida de forma independiente: la biocatalisis molecular y el almacenamiento químico de hidrógeno. El grupo de Lauterbach en la RWTH aporta su experiencia en biocatalizadores dependientes del hidrógeno y en sistemas biológicos para la conversión de sustratos gaseosos, mientras que el equipo del profesor Peter Wasserscheid, del Instituto Helmholtz de Erlangen-Nürnberg para las Energías Renovables, desarrolla tecnologías de portadores orgánicos líquidos de hidrógeno. En el centro de investigación «catalaix» de la WSS, estos enfoques complementarios se combinan para impulsar las tecnologías catalíticas con vistas a una economía circular sostenible.
«Las tecnologías LOHC resultan especialmente atractivas porque almacenan el hidrógeno en forma líquida, lo que les permite aprovechar la infraestructura de almacenamiento y transporte existente», afirma Wasserscheid. «Inspirándonos en los sistemas biológicos, podemos identificar nuevas estrategias para que los futuros sistemas LOHC funcionen en condiciones más suaves, con mayor selectividad y una vida útil más larga de los catalizadores».
La revisión destaca varios principios biológicos que podrían ayudar a dar forma a las futuras tecnologías de almacenamiento de hidrógeno. Entre ellos se incluyen los microentornos adaptados en los sitios catalíticos, los mediadores redox-activos, la transferencia de electrones acoplada a protones y las vías de reacción acopladas. A largo plazo, estos conceptos podrían ayudar a reducir las temperaturas de reacción, disminuir las reacciones secundarias no deseadas y prolongar la vida útil tanto de los catalizadores como de las moléculas portadoras.
En lugar de presentar un nuevo compuesto LOHC, la publicación ofrece un marco conceptual para diseñar la próxima generación de catalizadores y moléculas portadoras, combinando la robustez de los sistemas químicos con la precisión de los biológicos. Al aunar la experiencia de la RWTH y del Instituto Helmholtz, los investigadores abren nuevas vías para las tecnologías de almacenamiento de hidrógeno que sean más eficientes, más selectivas y, en última instancia, más sostenibles.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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