Proyectos de investigación competitivos financiados por entidades externas
Microfotoreactores Poliméricos Bioinspirados Funcionalizados con Catalyzadores para Fotosíntesis Artificial (BiSoRAP)
Acrónimo
BiSoRAP
Título proyecto
Microfotoreactores Poliméricos Bioinspirados Funcionalizados con Catalyzadores para Fotosíntesis Artificial (BiSoRAP)
Referencia externa
PID2022-142975OA-I00
Descripción/abstract
La fotosíntesis artificial (FA) es una tecnología en la vanguardia de la investigación científica que tiene como objetivo imitar la fotosíntesis
natural (FN) para producir combustibles renovables utilizando luz solar, H2O y CO2. En las últimas décadas, el campo de la FA ha
experimentado un renacimiento debido a un mayor estudio en varias disciplinas, incluyendo la conversión de energía solar, la catálisis
fotoredox, la remediación ambiental y la ciencia de materiales. A pesar del progreso realizado, crear un sistema de FA completamente
operativo y viable comercialmente sigue siendo un desafío científico y tecnológico para los investigadores. La mayoría de los sistemas
para FA pueden incluirse en uno de los siguientes diseños: i) células fotoelectroquímicas (PEC), ii) fotovoltaico-electrólisis (PV-EC) y iii)
nanopartículas o suspensiones para fotocatálisis (PC), que todavía necesitan mejoras en su eficiencia, selectividad en los productos de
reacción, transporte de masa, escalabilidad y estabilidad para su uso práctico. Por lo tanto, se necesitan más estudios sobre los
diferentes procesos por separado y la ingeniería de sistemas catalíticos, junto con un nuevo desarrollo conceptual para avanzar en el
campo y en las siguientes áreas: i) sincronización de las semireacciones involucradas en la FA; ii) estudio y diseño racional de los
catalizadores que deben ser conectados para acoplar la oxidación del agua a la reducción de CO2; iii) separación de reacciones; iv)
supresión de reacciones secundarias perjudiciales como la recombinación de cargas; v) eficiente absorción de luz solar y transferencia de
carga. Una solución potencial para resolver estos retos se basa en el desarrollo de sistemas de FA que imiten a la FN en la disposición y
orquestación estructural de los catalizadores (centros de reacción) y photocatalizadores (antenas) en espacios confinados separados por
una membrana. Se han utilizado liposomas para este propósito, pero sufren de baja estabilidad estructural, versatilidad y funcionalización
química limitada y alta difusión y permeabilidad de la membrana. Para abordar estas limitaciones, se está desplazando la atención a los
polimersomas como prometedores soportes para el desarrollo de nanoreactores para FA, debido a su mayor estabilidad mecánica, amplia
funcionalidad química y permeabilidad adaptable de su membrana. BiSoRAP tiene como objetivo desarrollar polimersomas artificiales
para la FA a partir del ensamblaje de copolímeros de bloque anfifílicos modificados con (foto)catalizadores robustos y modulares. Estos
copolímeros de bloque anfifílicos modificados con (foto)catalizadores serán las piezas modulares que podrán autoensamblarse en
polimersomas como sistemas biomiméticos de la membrana tilacoidal de la FN, a la vez que permitiendo la modificación racional de sus
componentes y su estudio mecanístico. Se prevé que la heterogenización y confinamiento de los (foto)catalizadores moleculares en
polímerosomas (materiales blandos) genere 2 microentornos diferentes para las semireacciones de oxidación (WO) y reducción (CO2RR)
de la FA, respectivamente, facilitando la separación de cargas y evitando la reactividad cruzada y la recombinación de cargas, que limita
gravemente los sistemas fotocatalíticos homogéneos en disolución. Finalmente, los polimersomas resultantes se utilizarán para la
producción compartimentalizada de combustibles y productos químicos utilizando H2O y CO2 como materias primas y la luz solar como
energía.
Entidad financiadora
MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACION
Entidad financiadora
125.000,00 €
Logos
Convocatoria
Convocatoria de tramitación anticipada para el año 2022 del procedimiento de concesión de ayudas a «Proyectos de Generación de Conocimiento» y a actuaciones para la formación de personal investigador predoctoral asociadas a dichos proyectos, en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación 2021-2023.
Fecha inicio
01-09-2023
Fecha fin
31-08-2026
Departamento/IP
Química Física i Inorgànica/CASADEVALL SERRANO, CARLA
