Científicos de la Universidad de Yale y la Universidad de Missouri han creado un nuevo catalizador utilizando manganeso abundante para transformar eficientemente el dióxido de carbono en formiato, un potencial transportador de hidrógeno para pilas de combustible. Esta alternativa de bajo costo supera a muchos catalizadores caros de metales preciosos en longevidad y efectividad. El avance, publicado en la revista Chem, busca apoyar la producción de energía más limpia utilizando gases de efecto invernadero.
Un equipo de investigadores ha introducido un catalizador basado en manganeso rediseñado que convierte el dióxido de carbono en formiato, ofreciendo una vía sostenible para el almacenamiento de hidrógeno en pilas de combustible. El manganeso, al ser ampliamente disponible e inexpensive, sirve como un sustituto atractivo para los escasos metales preciosos típicamente utilizados en tales reacciones. El estudio, liderado por el investigador postdoctoral de Yale Justin Wedal y el asistente de investigación graduado de la Universidad de Missouri Kyler Virtue, con autores principales Nilay Hazari de Yale y Wesley Bernskoetter de la Universidad de Missouri, fue publicado en Chem. Colaboradores adicionales incluyen a los investigadores de Yale Brandon Mercado y Nicole Piekut. La financiación provino de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de EE.UU. Las pilas de combustible de hidrógeno generan electricidad a partir de la energía química del hidrógeno, pero los desafíos en la producción y el almacenamiento han impedido su uso generalizado. El formiato, derivado del ácido fórmico —que ya se produce industrialmente para usos como la preservación y el curtido de cuero— podría abordar esto sirviendo como fuente de hidrógeno. Actualmente, la producción de formiato depende de combustibles fósiles, limitando sus beneficios ambientales. El nuevo enfoque utiliza directamente el dióxido de carbono atmosférico, reduciendo potencialmente las emisiones de gases de efecto invernadero mientras produce un producto valioso. El principal obstáculo en la conversión de CO2 a formiato ha sido la durabilidad del catalizador. Los catalizadores de metales preciosos son efectivos pero costosos y a veces tóxicos, mientras que los metales más baratos se degradan rápidamente. La innovación del equipo involucró modificar la estructura del ligando del catalizador agregando un átomo donante extra, lo que estabiliza el complejo de manganeso y extiende su vida operativa. «La utilización del dióxido de carbono es una prioridad ahora, mientras buscamos materias primas químicas renovables para reemplazar las derivadas de combustibles fósiles», dijo Hazari, profesor John Randolph Huffman de Química de Yale y presidente del departamento de química. Wedal añadió: «Estoy emocionado de ver que el diseño del ligando dé frutos de una manera tan significativa». Este complejo de manganeso con ligando en pinza y ligandos hemilábiles mejora la productividad y estabilidad para la hidrogenación de CO2, como se detalla en la referencia de la revista: Chem, 2026; 102833, DOI: 10.1016/j.chempr.2025.102833. Los investigadores sugieren que los principios de diseño podrían mejorar otros procesos catalíticos, ampliando las aplicaciones en química limpia.