¿Es posible alcanzar un modelo energético 100 % limpio? Si formulamos esta pregunta al químico Ally Aukauloo, de la Universidad París Sur, seguramente responderá con otra: ¿qué lugar ocupa el hidrógeno en ese modelo? Y si se la hacemos a la catedrática de Química orgánica de la Universidad Miguel Hernández (UMH) Ángela Sastre añadirá un matiz clave: sin diseño molecular no hay revolución energética posible. Ambas visiones convergen en una idea potente: el futuro de la energía pasa por la química.
El hidrógeno, ¿combustible estrella o promesa pendiente?
El hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica, pero también uno de los más complejos de manejar. Como vector energético, permite almacenar y transportar energía, pero hay que fabricarlo. El más limpio se llama hidrógeno verde, y se obtiene por electrólisis del agua usando energía renovable. Su eficiencia, sin embargo, depende de materiales que capten luz, aceleren reacciones y resistan condiciones exigentes.
Aquí es donde entra la ciencia de materiales. Y más en concreto, la química de ftalocianinas, porfirazinas y sistemas π-conjugados: moléculas que no solo absorben luz, sino que pueden transformar esa energía en electricidad, en enlaces químicos o en movimiento de electrones. Exactamente lo que se necesita para producir, almacenar o convertir hidrógeno.
Un laboratorio donde las moléculas aprenden a ver la luz
En la UMH, el grupo de Ángela Sastre diseña moléculas orgánicas con funciones muy específicas. Una de sus últimas líneas explora derivados de ftalocianinas de silicio modificadas con tetrafeniletileno. ¿Por qué? Porque estas estructuras permiten controlar cómo emiten luz cuando se agregan en disoluciones acuosas. Este fenómeno, conocido como emisión inducida por agregación (AIE), tiene aplicaciones clave en terapia fotodinámica, pero también en sensores ópticos y tecnologías de imagen que podrían guiar tratamientos con hidrógeno activado por luz.
Otra línea brillante explora dímeros de ftalocianinas de zinc capaces de capturar luz en el infrarrojo lejano y transferir carga entre anillos. Estos sistemas, unidos mediante enlaces π, muestran una separación de carga simétrica que puede mantenerse durante cientos de picosegundos, ideal para aplicaciones en conversión de energía, fotocatálisis o dispositivos optoelectrónicos.
De la tabla periódica al panel solar (y más allá)
Las ftalocianinas y porfirazinas —derivadas de elementos como el carbono, el nitrógeno, el silicio, el cobalto o el zinc— representan un ejemplo claro de cómo la tabla periódica sigue siendo una herramienta viva. En colaboración con la propia Aukauloo, Sastre ha desarrollado recientemente una porfirazina tetracatiónica de cobalto capaz de convertir directamente CO₂ en metanol, sin pasar por CO como intermedio. Esto implica una ruta catalítica más limpia, más directa y, sobre todo, más selectiva.
Y si el reto no es el CO₂, sino el agua, la solución también puede ser molecular: su equipo ha logrado combinar ftalocianina de cobalto con nitruro de carbono polimérico para producir hidrógeno por fotocatálisis en condiciones suaves, con un rendimiento un 50 % superior al del catalizador base. Esta nanocomposición híbrida es fácil de sintetizar, escalable y promueve reacciones fotoinducidas de forma eficiente, lo que la convierte en un excelente candidato para transformar la energía solar en combustible limpio.
Energía, luz y orden molecular
No todo son reacciones. A veces, la clave está en el orden. Otra línea del grupo se centra en monocapas autoensambladas (SAMs) basadas en ftalocianinas diseñadas para actuar como contactos selectivos de carga en células solares de perovskita. Estos materiales permiten extraer huecos de forma más eficiente, aumentar la conversión de energía solar y reducir las pérdidas por histéresis. En pruebas, han alcanzado eficiencias superiores al 17 %.
En paralelo, Sastre y su equipo participan en proyectos de pasivación de nanomateriales bidimensionales como el fósforo negro, empleando derivados de perilenos diimidas para estabilizar su superficie y evitar la degradación. Esta línea refuerza su enfoque transversal: desde moléculas hasta materiales, desde óptica hasta electrónica, desde el diseño fundamental hasta aplicaciones sostenibles.
Cuando la química piensa en el futuro
La energía limpia no llega sola. Hay que fabricarla, gestionarla, convertirla. Y para todo eso, hace falta química. Pero no cualquier química: hace falta una química que sepa combinar átomos con intención, que mire la tabla periódica como un conjunto de posibilidades y no como una reliquia.
El laboratorio que dirige Ángela Sastre en la UMH cumple esa función. Molécula a molécula, demuestran que es posible imaginar materiales que respondan a la luz, que generen energía sin contaminar, que capturen CO₂ o que conviertan agua en combustible. Un futuro sin humo no depende de una única tecnología, sino de muchas moléculas trabajando en sincronía. Por eso, cuando preguntamos si es posible un modelo energético limpio, la respuesta más honesta es esta: sí, si seguimos apoyando a la ciencia.