Investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang, en Singapur, desarrollaron un dispositivo fotoelectroquímico inspirado en las hojas que utiliza directamente la luz solar para producir hidrógeno a partir de agua de mar y, simultáneamente, eliminar hidrazina, un contaminante tóxico presente en determinados efluentes industriales.
La Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU Singapore) difundió los resultados el 17 de septiembre de 2026. El trabajo científico que sustenta el desarrollo había sido publicado previamente en la revista Nature Communications y permite analizar con mayor precisión tanto las posibilidades como las actuales limitaciones de esta tecnología.
El dispositivo funciona sin una fuente externa de electricidad. Una fotocátodo basado en perovskita absorbe la radiación solar y genera la corriente necesaria para impulsar las reacciones electroquímicas. En el otro electrodo, un catalizador permite oxidar la hidrazina presente en el agua y transformarla principalmente en nitrógeno e hidrógeno.
El resultado es un sistema experimental que combina dos procesos: producción solar de hidrógeno y tratamiento de un contaminante industrial.
El desafío de producir hidrógeno directamente con agua de mar
La utilización directa de agua de mar para producir hidrógeno presenta dificultades que no aparecen de la misma manera cuando se emplea agua previamente purificada. La elevada concentración de sales, especialmente los iones cloruro, puede interferir con las reacciones electroquímicas, favorecer la formación de compuestos de cloro y acelerar la corrosión de los materiales.
En la electrólisis convencional, la reacción en el ánodo normalmente produce oxígeno. Este proceso requiere una determinada cantidad de energía y, en presencia de cloruros, puede competir con reacciones no deseadas.
Los investigadores de NTU adoptaron otra estrategia: aprovechar la presencia de hidrazina para reemplazar esa reacción anódica por una oxidación que requiere menos energía.
La hidrazina es utilizada en diferentes aplicaciones industriales y energéticas, pero es una sustancia altamente tóxica. Su eliminación de aguas residuales constituye por sí misma un problema ambiental.
El dispositivo busca transformar ese problema en parte de la solución: la oxidación de la hidrazina reduce la energía necesaria para el proceso, evita en gran medida las reacciones asociadas con el cloro y contribuye adicionalmente a la generación de hidrógeno.
Perovskita para transformar directamente la luz en energía química
La denominada “hoja artificial” pertenece a la familia de dispositivos fotoelectroquímicos. A diferencia de una instalación formada por paneles fotovoltaicos conectados a un electrolizador independiente, el propio dispositivo absorbe la luz y utiliza esa energía para impulsar directamente las reacciones químicas.
El fotocátodo desarrollado por el equipo utiliza una perovskita de haluro de plomo como material semiconductor. Para protegerla frente al ambiente químicamente agresivo del electrolito, los investigadores incorporaron una resina epoxi conductora con partículas de plata y cobre y una lámina de titanio.
El ánodo utiliza un catalizador de óxidos basado en hierro, cobalto y cromo, desarrollado sin metales nobles para favorecer la oxidación de la hidrazina.
Esta combinación permitió alcanzar una densidad de fotocorriente de aproximadamente 25 mA por centímetro cuadrado bajo iluminación equivalente a un sol, tanto en soluciones salinas preparadas en laboratorio como en muestras de agua de mar real.
Más de 72 horas de funcionamiento estable
Uno de los problemas históricos de los dispositivos basados en perovskitas es su estabilidad frente a humedad, temperatura y ambientes químicamente agresivos. Por ese motivo, la duración de la prueba constituye uno de los datos relevantes del estudio.
El sistema mantuvo un funcionamiento estable durante más de 72 horas bajo iluminación equivalente a la radiación solar de un día despejado. Los investigadores registraron además una tasa de producción de hidrógeno cercana a 466 micromoles por centímetro cuadrado y por hora.
Se trata todavía de una duración experimental relativamente corta frente a las miles de horas que debería alcanzar una instalación comercial. El resultado demuestra estabilidad en condiciones de laboratorio, pero no permite todavía proyectar directamente una vida útil industrial.
Esta distinción resulta especialmente importante en tecnologías fotoelectroquímicas emergentes: un buen desempeño durante varios días constituye una prueba de concepto relevante, pero no equivale a demostrar funcionamiento económico durante años.
El contaminante cayó hasta 0,5 partes por mil millones
La segunda función del dispositivo fue evaluada midiendo la degradación de la hidrazina. Según NTU, la concentración inicial utilizada en el ensayo fue de 0,5 molar, equivalente aproximadamente a 1,6% en peso.
Después de unas 30 horas de funcionamiento, la concentración se redujo hasta aproximadamente 0,5 partes por mil millones.
De esta manera, el experimento no solamente produjo hidrógeno, sino que demostró la posibilidad de utilizar energía solar para tratar simultáneamente un contaminante químico.
El concepto resulta particularmente interesante para determinados procesos industriales porque combina generación de un vector energético con tratamiento de efluentes. Sin embargo, la aplicación actual está específicamente vinculada con la presencia de hidrazina y no debe interpretarse como un sistema capaz de descontaminar indistintamente cualquier tipo de agua residual.
El próximo objetivo es trabajar con otros residuos industriales
Los investigadores ya trabajan en catalizadores que permitan ampliar el principio hacia otros contaminantes. El objetivo es que futuras versiones puedan tratar diferentes corrientes residuales y, al mismo tiempo, transformar algunos de esos compuestos en combustibles o productos químicos aprovechables.
Este enfoque introduce una diferencia respecto de buena parte de las tecnologías tradicionales de tratamiento de efluentes, donde eliminar un contaminante representa fundamentalmente un costo energético y operativo.
La línea de investigación busca que determinados residuos participen en reacciones que reduzcan el consumo energético y permitan obtener simultáneamente un producto con valor, como el hidrógeno.
James Durrant, profesor de fotoquímica y energía sostenible de la Universidad de Oxford que no participó del estudio, destacó al comentar los resultados que el interés de estos sistemas multifuncionales está precisamente en combinar producción de combustibles solares con beneficios ambientales.
Todavía es investigación, no una tecnología comercial
Los resultados no significan que ya sea posible instalar comercialmente plantas de hidrógeno basadas en esta “hoja artificial”. El dispositivo permanece en etapa de investigación y deberá superar varios desafíos antes de poder competir con tecnologías industriales.
Entre ellos se encuentran el escalamiento de las superficies activas, la durabilidad de las perovskitas, el costo de fabricación, la recuperación y separación del hidrógeno, la eficiencia integral del proceso y el comportamiento frente a efluentes reales con composiciones químicas variables.
También deberá considerarse el uso de materiales que contienen plomo. En una futura aplicación industrial será necesario garantizar encapsulado, estabilidad, recuperación y gestión adecuada de los materiales durante todo el ciclo de vida.
Por estas razones, el desarrollo debe entenderse como una demostración científica de una nueva ruta tecnológica y no como una alternativa disponible actualmente para sustituir los electrolizadores comerciales.
Una línea de investigación de interés para Uruguay
La experiencia de Singapur puede resultar de interés para Uruguay por la convergencia de tres áreas que forman parte de su agenda productiva y energética: generación renovable, producción futura de hidrógeno y tratamiento de corrientes industriales.
Uruguay dispone de abundante recurso eólico y solar y ha analizado el desarrollo de hidrógeno y derivados para actividades industriales, transporte y exportación. La disponibilidad de agua y las características ambientales de cada proyecto constituyen variables relevantes al evaluar estas tecnologías.
El uso directo de agua de mar podría, en determinadas aplicaciones futuras, reducir la dependencia de agua dulce, aunque eso no significa eliminar los desafíos asociados al recurso hídrico. Captación, pretratamiento, manejo de salmueras o efluentes, materiales, ubicación de las instalaciones y protección ambiental continúan siendo factores que deben evaluarse para cada proceso.
La tecnología de NTU agrega otra posibilidad: integrar la producción de hidrógeno con el tratamiento de determinados residuos industriales. Para Uruguay, su interés actual es principalmente tecnológico y prospectivo, ya que no existe todavía una aplicación comercial que pueda trasladarse directamente a proyectos nacionales.
Producir energía y resolver simultáneamente un problema ambiental
El principal aporte de esta investigación no está solamente en obtener hidrógeno utilizando luz solar. Su aspecto diferencial es combinar en un mismo proceso la captación directa de energía, la producción de un combustible y la degradación de una sustancia contaminante.
Si este principio logra extenderse hacia otros residuos y superar los desafíos de durabilidad y escalamiento, podría abrir una línea tecnológica en la que determinados efluentes industriales dejen de ser tratados exclusivamente como desechos y pasen a formar parte de procesos de recuperación energética o química.
Por ahora, la “hoja artificial” de Singapur es una demostración experimental. Pero muestra una dirección de investigación relevante: desarrollar tecnologías energéticas que no solamente reduzcan emisiones durante su operación, sino que puedan integrar producción de energía, uso eficiente de recursos y tratamiento ambiental dentro del mismo proceso.
Fuentes principales
Nanyang Technological University Singapore. (2026, 17 de septiembre). “Artificial leaf” generates clean hydrogen from contaminated seawater.
Ahmed, M. G., Sadhu, A., Tan, J. M. R., et al. (2026). Self-powered artificial leaf using perovskite photocathode for solar hydrogen production and hydrazine degradation. Nature Communications, 17, 6641.
pv magazine. (2026, 18 de septiembre). The Hydrogen Stream: Singapore researchers present artificial leaf for H2 production from contaminated seawater.
ICI Forestal – Elaboración propia a partir de fuentes académicas, científicas y periodísticas. 18 de septiembre de 2026.