Investigadores de Oregon State University desarrollaron una familia de materiales capaces de impulsar la producción de hidrógeno a partir de agua mediante fotocatálisis. El sistema utiliza enlaces de azufre activados por luz y puede operar sin cocatalizadores metálicos costosos, una característica que podría reducir una de las barreras económicas de esta tecnología.
Una nueva estrategia para producir hidrógeno utilizando directamente la energía de la luz solar está avanzando desde la ciencia de materiales. Un equipo de Oregon State University, en Estados Unidos, desarrolló una familia de estructuras metal-orgánicas capaces de aprovechar una química basada en azufre para favorecer la generación fotocatalítica de hidrógeno.
El trabajo se concentra en un material denominado BVR-19, perteneciente a la categoría de los metal-organic frameworks (MOF), estructuras cristalinas y porosas cuyas propiedades pueden modificarse mediante distintas combinaciones de componentes metálicos y moléculas orgánicas.
La innovación está en el papel que desempeña el azufre. En lugar de depender principalmente de metales para controlar la reacción, los componentes orgánicos que contienen azufre capturan la energía luminosa y participan en la transferencia de electrones necesaria para generar hidrógeno.
El resultado abre una alternativa tecnológica frente a la electrólisis convencional alimentada con electricidad renovable. Todavía se encuentra en una etapa de investigación de materiales y no representa un proceso industrial disponible comercialmente, pero introduce una ruta que podría simplificar los sistemas destinados a transformar energía solar en combustible químico.
Cómo funciona el material BVR-19
Los MOF están formados por iones metálicos conectados mediante moléculas orgánicas. Esa arquitectura produce estructuras con poros a escala nanométrica y permite modificar sus propiedades químicas dependiendo de los elementos utilizados.
El equipo estadounidense estudió una familia denominada BVR-19-M, construida utilizando distintos iones metálicos divalentes —magnesio, manganeso, cobre, zinc y cadmio— junto con L-cistina, un aminoácido que contiene un enlace disulfuro.
Entre las distintas configuraciones evaluadas, BVR-19-Zn, que incorpora zinc, mostró la mayor actividad fotocatalítica para la evolución de hidrógeno.
La explicación se encuentra en la interacción entre el zinc y los enlaces azufre-azufre presentes en la estructura orgánica.
Cuando BVR-19-Zn recibe luz, los enlaces disulfuro experimentan una ruptura transitoria que genera especies de azufre altamente reactivas. Este fenómeno facilita la separación de cargas eléctricas y permite movilizar los electrones involucrados en la reacción que termina produciendo hidrógeno.
Una de las características relevantes es que el proceso puede desarrollarse sin incorporar un cocatalizador metálico adicional, evitando así la dependencia de algunos materiales costosos utilizados habitualmente para mejorar las reacciones fotocatalíticas.
La investigación identificó además que no todos los metales producen el mismo comportamiento. Determinadas configuraciones introducen estados electrónicos que favorecen la recombinación de cargas y disminuyen la eficiencia, mientras que el zinc permite aprovechar mejor la transferencia electrónica dentro del componente orgánico.
Luz solar en lugar de una cadena eléctrica completa
El interés industrial de la fotocatálisis está relacionado con la posibilidad de reducir etapas en la conversión energética.
En la electrólisis tradicional, primero debe generarse electricidad —por ejemplo, mediante plantas solares fotovoltaicas o parques eólicos— para posteriormente utilizarla en un electrolizador que separa las moléculas de agua y produce hidrógeno y oxígeno.
La fotocatálisis busca una ruta más directa: un material absorbe fotones y utiliza esa energía para impulsar las reacciones químicas necesarias para producir hidrógeno.
Esto no significa que la nueva tecnología haya resuelto el desafío económico del hidrógeno verde. La eficiencia bajo condiciones reales, la estabilidad de los materiales, la fabricación a gran escala, la recuperación de componentes y el diseño de reactores solares serán determinantes antes de evaluar su competitividad industrial.
Sin embargo, eliminar componentes costosos y reducir etapas de conversión constituye una línea de investigación relevante para un mercado en el que la electricidad continúa representando una parte significativa del costo de producir hidrógeno mediante electrólisis.
Actualmente, la producción convencional basada principalmente en combustibles fósiles mantiene ventajas económicas frente a numerosas rutas de hidrógeno de bajas emisiones. Por ello, buena parte de la investigación internacional está concentrada tanto en abaratar los electrolizadores como en encontrar mecanismos alternativos para utilizar directamente energía solar.
Un material que puede fabricarse a temperatura ambiente
Otro aspecto del BVR-19 es su método de fabricación.
El material puede sintetizarse en soluciones acuosas a temperatura ambiente, evitando procesos que requieran condiciones térmicas particularmente intensivas. Esta característica podría transformarse en una ventaja si futuras etapas de investigación demuestran que el material puede producirse de manera estable y económica en volúmenes mayores.
El desafío ahora es pasar desde el comportamiento observado a escala experimental hacia configuraciones capaces de operar durante periodos prolongados y bajo condiciones de irradiación variables.
La durabilidad resulta especialmente relevante. Un fotocatalizador destinado a instalaciones industriales tendría que mantener su desempeño después de numerosos ciclos de exposición solar, además de resistir cambios de temperatura y las condiciones químicas del reactor.
La investigación fue publicada durante septiembre de 2026 en el Journal of the American Chemical Society. Oregon State University también mantiene una solicitud de patente relacionada con la síntesis de BVR-19 y materiales asociados, además del mecanismo de transferencia de carga utilizado en la fotocatálisis.
Por qué la minería observa estas tecnologías
El desarrollo de nuevas rutas de hidrógeno tiene implicancias que van más allá del sector energético. La minería figura entre las industrias que analizan el hidrógeno como alternativa para disminuir el consumo de combustibles fósiles en operaciones difíciles de electrificar directamente.
Entre las aplicaciones potenciales aparecen procesos térmicos de alta temperatura, transporte pesado, producción de combustibles derivados y determinados procesos metalúrgicos.
Para países mineros con abundantes recursos solares, como Chile, la posibilidad de transformar radiación directamente en hidrógeno resulta especialmente atractiva a largo plazo. El norte del país combina algunas de las mejores condiciones de radiación solar del mundo con una elevada concentración de operaciones de cobre y grandes consumos industriales de energía.
En paralelo, otras investigaciones estudian precisamente el uso de química basada en azufre y energía solar concentrada para producir hidrógeno y oxígeno vinculados a procesos de fundición de cobre.
No obstante, BVR-19 corresponde a una aproximación tecnológica diferente: utiliza fotocatálisis y transferencia electrónica dentro de una estructura metal-orgánica, por lo que no debe confundirse con los ciclos termoquímicos de azufre que operan a altas temperaturas.
El desafío será llevar la química al reactor industrial
El resultado obtenido por el equipo estadounidense entrega principalmente nuevas reglas para diseñar materiales fotocatalíticos.
La posibilidad de modificar el metal mientras se conserva una arquitectura orgánica similar permitió identificar qué configuraciones favorecen la separación de cargas y cuáles perjudican la generación de hidrógeno. Ese conocimiento puede utilizarse ahora para diseñar nuevas generaciones de MOF con mayor actividad, estabilidad y aprovechamiento de la radiación solar.
Para la industria, el indicador decisivo llegará cuando estos materiales puedan demostrar productividad, vida útil y costos competitivos fuera del laboratorio.
Si esa transición se concreta, la producción directa de combustibles solares podría complementar a los grandes proyectos de electrólisis renovable que actualmente concentran las inversiones en hidrógeno verde.
La investigación todavía no reemplaza esas tecnologías ni establece un costo comercial de producción. Lo que sí introduce es una alternativa química relevante: utilizar enlaces de azufre dentro de materiales diseñados a escala molecular para convertir directamente la luz en la energía química almacenada en el hidrógeno.
Para sectores intensivos en energía como minería y metalurgia, la evolución de estas tecnologías será particularmente relevante si logran combinar bajo costo, estabilidad y producción a gran escala.
REDIMIN Responde
¿Qué innovación desarrollaron los investigadores de Oregon State University?
Desarrollaron una familia de materiales capaces de impulsar la producción de hidrógeno a partir de agua mediante fotocatálisis, utilizando enlaces de azufre activados por luz y sin necesidad de cocatalizadores metálicos costosos.
¿Qué material específico mostró la mayor actividad fotocatalítica para la evolución de hidrógeno?
El material BVR-19-Zn, que incorpora zinc, mostró la mayor actividad fotocatalítica para la evolución de hidrógeno debido a la interacción entre el zinc y los enlaces azufre-azufre en su estructura orgánica.
¿Cuál es el interés industrial en la fotocatálisis para la producción de hidrógeno?
El interés industrial radica en la posibilidad de reducir etapas en la conversión energética, ya que la fotocatálisis permite que un material absorba fotones y utilice esa energía para impulsar las reacciones químicas necesarias para producir hidrógeno, eliminando componentes costosos y reduciendo etapas de conversión.
¿Cómo se fabrica el material BVR-19 y qué ventaja presenta este método?
El material BVR-19 puede sintetizarse en soluciones acuosas a temperatura ambiente, lo que evita procesos que requieran condiciones térmicas intensivas. Esta característica podría ser una ventaja si se demuestra que el material puede producirse de manera estable y económica en volúmenes mayores.
¿Por qué la minería está interesada en las nuevas rutas de hidrógeno?
La minería está interesada en el hidrógeno como alternativa para disminuir el consumo de combustibles fósiles en operaciones difíciles de electrificar directamente, como procesos térmicos de alta temperatura, transporte pesado y determinados procesos metalúrgicos. Para países mineros con abundantes recursos solares, como Chile, transformar radiación solar directamente en hidrógeno es especialmente atractivo a largo plazo.
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