Desde desechos plásticos hasta hidrógeno limpio: una solución escalable con energía solar
Cómo un sistema de nanocompuesto flotable recientemente desarrollado produce gas de hidrógeno mediante el uso de la luz solar para descomponer los desechos plásticos cotidianos. Crédito: Instituto de Ciencias Básicas
Un equipo de científicos coreanos ha desarrollado una tecnología verde innovadora que transforma los desechos plásticos en combustible de hidrógeno limpio usando solo luz solar y agua.
Investigadores del Centro del Instituto de Ciencias Básicas (SII) para la investigación de nanopartículas, dirigidos por el profesor Kim Dae-Hyeong y el profesor Hyeon Taeghwan de la Universidad Nacional de Seúl, han desarrollado un sistema fotocatalítico que produce hidrógeno a partir de botellas PET. El trabajo ha sido publicado en Nature Nanotechnology.
La innovación clave radica en envolver el fotocatalizador en un polímero de hidrogel, lo que lo ayuda a flotar en el agua y mantenerse activo incluso en condiciones ambientales duras.
El hidrógeno está ganando atención como una fuente de energía limpia de próxima generación. Sin embargo, el método más común para producirlo, la reforma de vapor de metano, consumen grandes cantidades de energía y libera importantes emisiones de gases de efecto invernadero.
La producción fotocatalítica de hidrógeno, que se basa en la luz solar, es una alternativa más limpia, pero enfrenta desafíos para mantener la estabilidad bajo un fuerte estrés ligero y químico.
Para superar estas limitaciones, el equipo de investigación del SII introdujo una estrategia que estabiliza el catalizador dentro de una red de polímeros al tiempo que coloca el sitio de reacción en la interfaz entre el aire y el agua.
Esta configuración permite al sistema evitar problemas comunes, como la pérdida de catalizador, la pobre separación de gases y las reacciones inversas. El sistema descompone plásticos como PET en subproductos útiles como el etilenglicol y el ácido tereftálico, mientras que libera hidrógeno limpio en el aire.
Esta figura muestra cómo un sistema exterior de un metro de un cuadro puede convertir los desechos de plástico en hidrógeno usando la luz solar. (a) Muestra la configuración real del reactor de acero, donde un material catalizador tipo esponja (nanocompuestos PT-DSA/TiO2) flota en una solución de desechos plásticos. (b) proporciona una vista esquemática de arriba hacia abajo del reactor, que incluye cuatro ventanas de cuarzo que dejan entrar la luz solar. (C) rastrea el rendimiento del sistema durante dos días separados, mostrando un aumento constante en la producción de hidrógeno (verde) a medida que la intensidad de la luz solar (naranja) aumenta durante todo el día. Crédito: Instituto de Ciencias Básicas
“La clave era ingeniería de una estructura que funciona no solo en teoría sino también en condiciones prácticas al aire libre”, explicó el Dr. Lee Wanghee, investigador postdoctoral en el MIT y co-primero autor del estudio. “Cada detalle, desde el diseño de material hasta la interfaz del aire de agua, tenía optimizado para la usabilidad de la vida real”.
Los investigadores demostraron que su sistema permaneció estable durante más de dos meses, incluso en condiciones altamente alcalinas. El sistema de catalizador flotable también funciona en diversos ambientes de agua del mundo real, incluida el agua de mar y el agua del grifo.
En las pruebas utilizando un dispositivo de un metro de un cuadro colocado al aire libre bajo la luz solar natural, el sistema produjo con éxito hidrógeno a partir de desechos de botella PET disuelto. Las simulaciones económicas y de escala adicionales mostraron que la tecnología se puede ampliar a 10 o incluso 100 metros cuadrados, ofreciendo una vía hacia la producción rentable de hidrógeno sin carbono.
“Esta investigación abre un nuevo camino donde los desechos plásticos se convierten en una valiosa fuente de energía”, dijo el profesor Kim Dae-Hyeong. “Es un paso significativo que aborda la contaminación ambiental y la demanda de energía limpia”.
El profesor Hyeon Taeghwan agregó: “Este trabajo es un ejemplo raro de un sistema fotocatalítico que funciona de manera confiable en el mundo real, no solo en el laboratorio. Podría convertirse en un trampolín clave hacia una sociedad neutral en carbono con alimentación de hidrógeno”.
Más información: Wang Hee Lee et al, Estabilización polimérica en la interfaz de gas -líquido para la producción de hidrógeno solar duradera a partir de desechos plásticos, nanotecnología de la naturaleza (2025). Doi: 10.1038/s41565-025-01957-6
Proporcionado por el Instituto de Ciencias Básicas
Cita: de los desechos plásticos hasta el hidrógeno limpio: una solución escalable con energía solar (2025, 11 de junio) recuperada el 11 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-plastic-hidrogen-scalable-powered.html
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