Por ello, el hidr\u00f3geno es un candidato ideal, con otra caracter\u00edsticas: ya existe una industria del hidr\u00f3geno, con lo que los problemas relativos a su almacenamitento y distribuci\u00f3n est\u00e1n solucionados, aunque sea a peque\u00f1a escala. Pero actualmente tiene un problema: casi todo el hidr\u00f3geno que produce la humanidad es de origen f\u00f3sil. Es decir, se produce hidr\u00f3geno bas\u00e1ndose en hidrocarburos, derivados del petr\u00f3leo. Por eso hacen falta m\u00e9todos capaces de producirlo de manera m\u00e1s limpia, sin emitir CO2<\/sub>. Y estos investigadores lo han logrado, al lograr producir H2<\/sub> (gas hidr\u00f3geno neutro) mediante energ\u00eda solar y un \u00e1nodo biol\u00f3gico a partir de agua residual, en un nuevo proceso de fotos\u00edntesis artifical(1).<\/p>\n\n\n\n El problema es que los sistema de fotos\u00edntesis artificial necesitan generar unos 1,9 V de potencial en el sistema en contacto con las mol\u00e9culas de agua para romper el enlace entre el hidr\u00f3geno y el ox\u00edgeno. Y ese valor de potencial s\u00f3lo lo tienen semiconductores de banda ancha(2), que no absorben bien el espectro solar. Otros materiales presentan sus propios problemas, como altos costes o materiales muy caros por escasos, dificultad de fabricaci\u00f3n, etc.<\/p>\n\n\n\n Por otra parte, la mayor\u00eda de los sistemas que se han desarrollado hasta ahora utilizan sobre todo agua ultra pura, que exige un proceso previo que implica un gasto de energ\u00eda importante. Por ello, el uso de aguas residuales es mucho m\u00e1s interesante, por que tienen que ser procesadas para su vuelta al ambiente de manera razonablemente segura, lo que tambi\u00e9n cuesta energ\u00eda y no siempre se produce. Por ello, el usar las aguas residuales como material para la fotos\u00edntesis artificial en lugar de agua pura es una idea muy interesante.<\/p>\n\n\n\n La soluci\u00f3n que han adoptado en este art\u00edculo los investigadores es usar microbios para ayudar an la fotos\u00edntesis artificial. Se trata de usar los microbios para oxidar la materia org\u00e1nica del agua, m\u00e1s que el el agua en s\u00ed. El potencial de oxidaci\u00f3n que los microbios necesitan para tratar residuos org\u00e1nicos disueltos en el agua es tan bajo, que permitir\u00eda el uso de semiconductores basados en Si para ayudar a los microbios, lo que abarata notablemente el sistema, porque el Silicio es barato y abundante. Adem\u00e1s, el ancho de banda de este material se ajusta bastante bien al espectro solar, de manera que puede usarse con luz solar directa.<\/p>\n\n\n\n Comentan que intentos anteriores de emplear este sistema no lograron una efciencia m\u00ednima de conversi\u00f3n de H2<\/sub>, que ellos fijan en 10 mA por cm2<\/sup>, adem\u00e1s de no usar aguas residuales directamente.<\/p>\n\n\n\n Su sistema funciona usando lo que se denomina <<Silicio negro>>(3) para el fotoc\u00e1todo, pero con una estructura interna un poco especial. Los investigadores la descrben como de queso suizo, y quieren se\u00f1alar que las columnas habituales en las estrucutras del silicio negro estan muy retorcidas y torcidas, de manera que parecen una espcie de queso con agujeros. La raz\u00f3n de utilizar esta estructura es que el silicio negro, debido precisamente a su esttructura de pilares, se oxida muy r\u00e1pidamente, lo que impide su uso industrial; pero el uso de la estructura de este trabajo hace que no tengan que proteger el material, sino que sea estable frente a oxidaciones por un tiempo muy largo: 90 horas de funcionamiento sin una degradaci\u00f3n fuerte del material.<\/p>\n\n\n\n En el \u00e1nodo han empleado microbios electroactivos, es decir, microbios que bajo ciertas condiciones, generan energ\u00eda el\u00e9ctrica por oxidaci\u00f3n de materia org\u00e1nica.<\/p>\n\n\n\n Otro de los elementos importantes del sistema desarrollado por estos investigadores es que no precisa de ning\u00fan tipo de voltaje externo, m\u00e1s all\u00e1 del producido por la luz solar.<\/p>\n\n\n\n Con lo cual, con la estructura mostrada en la figura siguiente, lograron por un lado una estabilidad muy larga de la producci\u00f3n de Hidr\u00f3geno, sin necesidad de voltajes externos y con el beneficio a\u00f1adido de que trataron una gran cantidad de agua residual.<\/p>\n\n\n\n Usando diversas t\u00e9cnicas de imagen, pudieron observar su silicio negro, y comprobar como era muy distinto del m\u00e1s habitual, al tener sus pilares no completamente rectos, sino ondulados. La siguiente foto muestra ese fen\u00f3meno. El art\u00edculo completo se puede localizar en: Unbiased solar H<\/a><\/em>2<\/a><\/em><\/sub> production with current density up to 23 mA cm<\/a><\/em>\u22122<\/a><\/em><\/sup> by Swiss-cheese black Si coupled with wastewater bioanode<\/a><\/em><\/p>\n\n\n\n Notas:<\/p>\n\n\n\n (1) Fotos\u00edntesis artificial (APS en sus siglas en Ingl\u00e9s) es el proceso de separaci\u00f3n de los dos gases del agua, hidr\u00f3geno y ox\u00edgeno, pero en lugar de con plantas, con sistemas artificiales creeados por el hombre. Su mayor problema es que suelen ser caros y de corta duraci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n (2) La banda de un semiconductor es el voltaje (equivalente a la energ\u00eda) que tiene que tener un fot\u00f3n si quiere arrancar un electr\u00f3n del material semiconductor y que circule. La idea para la disociaci\u00f3n del agua es la siguiente: El semiconductor produce los electrones de la energ\u00eda adecuada al exponerse al sol, por la acci\u00f3n de los fotones de la luz solar, y luego esos electrones chocan contra las mol\u00e9culas de agua, y debido a su energ\u00eda, la separan en sus mol\u00e9culas fundamentales.<\/p>\n\n\n\n (3) Silicio negro, black Silicon<\/em> en ingl\u00e9s, es una forma de nanoestructurar el Silicio que permite una mayor absorci\u00f3n de la luz solar, incrementando dram\u00e1ticamente la eficiencia de las c\u00e9lulas solares. Un art\u00edculo en ingl\u00e9s donde lo explica muy bien est\u00e1 disponible en la Wikipedia: Black Silicon<\/a><\/p>\n\n\n\n (4) SEM: Microscop\u00eda Electr\u00f3nica de barrido. Un sistema de observar muestras de muy peque\u00f1o tama\u00f1o con gran resoluci\u00f3n espacial, porque emplea electrones para realizar la imagen. En la Wikipedia tiene un art\u00edculo bastante bueno sobre el tema: SEM(Wikipedia)<\/a><\/p>\n\n\n\n <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Se ha logrado por parte de unos investigadores sistemas de generaci\u00f3n de hidr\u00f3geno mediante electrol\u00edsis con luz solar que es econ\u00f3micamente viable. 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Yendo de izquierda a derecha, la luz solar incide en el Silicio oscuro, el fotoc\u00e1todo, generando electrones que se unen a los iones positivos del hidr\u00f3geno molecular para producir el gas. En los dos bio\u00e1nodos del centro, los microbios oxidan los contaminantes del agua, generando los iones de Hidr\u00f3geno. En el c\u00e1todo de aire de la izquierda, se unen con grupos hidroxilos para formar agua limpia.
<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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En esta imagen SEM se puede ver con claridad como los diversos pilares de Silicio se han torcido y mezclado, generando la estrucutura que comentaban en forma de queso. Tambi\u00e9n se observa el catalizador MoSx, que ayuda a producir Hidr\u00f3geno.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n