Un equipo de científicos del Conicet descubrió una familia de materiales compuestos que permiten maximizar el aprovechamiento de la energía solar –pasando de absorber el 4 al 43 por ciento de la luz del sol– para transformarla en química o eléctrica, un trabajo que generó sorpresa en la comunidad científica internacional.

El grupo compuesto por el doctor en física Eugenio Otal y los doctores en química Manuela Kim e Ismael Fabregas, del Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa (Citedef), trabajó durante un año sobre materiales denominados MOFs (del inglés Metal Organic Frameworks) hasta desarrollar fotocatalizadores que permiten realizar sobre estos un proceso similar a la fotosíntesis que generan las plantas para obtener sus nutrientes.

“Los MOFs que desarrollamos son fotocatalizadores, es decir, agregamos una antena que capta la luz solar y permite transformar su energía en energía química, como las plantas que realizan fotosíntesis para generar sus nutrientes”, explicó Otal. “A diferencia de los fotocatalizadores conocidos, como el dióxido de titanio, que solo absorben la luz ultravioleta, los que desarrollamos absorben además toda la luz visible, esto significa pasar de absorber el 4 al 43 por ciento de la luz del sol, haciéndolos potencialmente más eficientes”, detalló el científico, de 38 años.

Los MOFs, según explicó Otal, son “una nueva familia de materiales que unen propiedades de las nanopartículas inorgánicas y los polímeros orgánicos de manera sinérgica”, lo que permite generar compuestos con las propiedades deseadas “simplemente combinando bloques de construcción”. Esto da la posibilidad de “sintetizar nanopartículas, manipularlas con precisión superior a los métodos actuales, ordenarlas, agregar funciones orgánicas y lo más importante, producirlas a gran escala para aplicaciones tecnológicas que provean a un mercado de consumo”.

De todas maneras, la nanotecnología no puede satisfacer las demandas para la producción masiva de bienes de consumo excepto en casos muy puntuales, por lo que “para pasar de una revolución en áreas académicas a una en áreas productivas, como lo fue la revolución en la industria automotor o textil, se debe poder sintetizar y manipular nano-objetos a escalas de producción”.

Los resultados del trabajo de este equipo –de Conicet, RPIDFA y UTN, con lugar de trabajo en Unidef– fueron publicados en mayo en la contratapa de la renombrada revista científica Chemical Communications, de la Real Sociedad Química del Reino Unido, que publica resultados de alto impacto en todas las áreas de la química.

“Al editor (el resultado de la investigación) le sorprendió”, comentó Otal al contextualizar el valor del descubrimiento, y señaló que “a nivel país no hay mucho trabajo en esto”. El físico recordó que la investigación surgió después de que le llegara un paper “en el que se destacaba una potencialidad superior a los materiales convencionales, y unimos el concepto de celdas decolorantes con el de los MOF”.

Si bien existen ejemplos académicos de celdas solares –a escala laboratorio– que utilizan materiales MOFs, “los desarrollados en nuestro laboratorio cuentan con la ventaja de absorber toda la luz visible proveniente del sol”, explicó Otal.

“Por otro lado, el escalado de la producción de los MOFs desarrollados en nuestro grupo es factible y también su utilización en celdas solares, con un mínimo de inversión. Después de este paso, la tecnología es directamente transferible a la sociedad”, cotinuó.

Además del mayor aprovechamiento de la energía solar, entre las ventajas de utilizar estos materiales está el bajo costo de las materias primas que se utilizan y la de una vida útil más extensa. “Muchas de los materiales orgánicos desarrollados en los últimos años tienen problemas de estabilidad con la humedad, esto reduce los tiempos de vida útil a alrededor de mil horas, lo que equivale a unos pocos meses de uso. Nuestros materiales se preparan en agua, por lo que la humedad no es un problema”, indicó el científico. También está la ventaja de desarrollar tecnologías verdes, al obtener energía sin la quema de combustibles fósiles o la descontaminación de agua.

En la investigación colaboraron además Juan Hinestroza, de la Universidad de Cornell (Estados Unidos); Mauricio Calvo, del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (España); Lassi Karvonen, del Instituto Federal Suizo de Materiales; y Cesar Sierra de la Universidad Nacional de Colombia.