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Investigaciones de la USP desarrollan tecnologías más eficientes para producir hidrógeno verde, fortaleciendo la transición energética y la industria sostenible.
Dos investigaciones desarrolladas en el Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) pueden contribuir a acelerar la producción de hidrógeno limpio y fortalecer la transición energética global. Los estudios utilizaron la tecnología de magnetron sputtering para crear estructuras catalíticas más eficientes, capaces de aprovechar la energía solar para generar combustible sostenible.
Los avances, publicados en el sitio de la institución el día 16 de junio de 2026, refuerzan el potencial del hidrógeno verde como alternativa a los combustibles fósiles y destacan el papel de los científicos brasileños en el desarrollo de tecnologías orientadas a la descarbonización de la economía, la ampliación de la competitividad industrial y la reducción de las emisiones de carbono.
Científicos brasileños utilizan una única tecnología para crear dos soluciones energéticas
A pesar de investigar materiales diferentes, los dos estudios partieron de la misma base tecnológica. La técnica de magnetron sputtering permitió depositar catalizadores con elevado control estructural, algo considerado esencial para aumentar la eficiencia de los procesos químicos involucrados en la producción de hidrógeno limpio.
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El diferencial de las investigaciones está justamente en la versatilidad de la tecnología. Mientras un proyecto se centró en fotoánodos para la división fotoelectroquímica del agua, el otro utilizó átomos aislados para crear catalizadores altamente activos orientados a la producción fotocatalítica de hidrógeno verde.
El resultado muestra que una misma plataforma tecnológica puede generar soluciones distintas para uno de los mayores desafíos de la actualidad: producir energía limpia de forma eficiente y económicamente viable.
Cómo el hidrógeno limpio puede acelerar la transición energética mundial
El hidrógeno limpio ha sido señalado por especialistas como una de las herramientas más importantes para reducir la dependencia global de los combustibles fósiles.
Cuando se produce a partir del agua y la energía solar, el combustible puede ser utilizado sin generar emisiones directas de dióxido de carbono (CO₂). En celdas de combustible o aplicaciones industriales, el principal subproducto es vapor de agua.
Esta característica hace que el hidrógeno verde sea considerado estratégico para sectores que enfrentan dificultades en la reducción de emisiones.
Entre los segmentos con mayor potencial de utilización están:
- Siderurgia;
- Producción de fertilizantes;
- Refinación de combustibles;
- Transporte pesado de cargas;
- Generación de energía a largo plazo.
Con la expansión de la energía renovable en diferentes países, también crece el interés por tecnologías capaces de hacer que el hidrógeno sea económicamente competitivo.
Primer estudio mejora eficiencia de la conversión de energía solar
Una de las investigaciones conducidas por los científicos brasileños buscó resolver una limitación conocida de la división fotoelectroquímica del agua: la baja eficiencia de los fotoánodos responsables de la reacción de evolución de oxígeno.
Para ello, los investigadores produjeron películas delgadas de vanadato de bismuto (BiVO₄) y modificaron su superficie con óxido de cobalto (Co₃O₄).
La combinación favoreció la separación de las cargas eléctricas generadas por la luz solar y redujo pérdidas energéticas causadas por la recombinación de electrones y huecos.
Según los resultados divulgados, hubo un aumento significativo de la fotocorriente y mejora de la conversión de la energía solar en energía química almacenada en el hidrógeno limpio.
Hidrógeno verde producido con átomos aislados alcanza desempeño superior
El segundo estudio exploró un enfoque aún más sofisticado de ingeniería de materiales.
Utilizando nuevamente el magnetron sputtering, los investigadores depositaron átomos individuales de cobre y platino sobre nitruro de carbono grafítico (g-C₃N₄), creando centros catalíticos altamente activos.
La estrategia permitió maximizar el aprovechamiento de la platina, un metal de elevado valor comercial, reduciendo la cantidad necesaria para el proceso.
Los resultados llamaron la atención porque la producción de hidrógeno verde fue descrita como cientos de veces superior a la observada en el material no modificado.
Además del aumento de eficiencia, la técnica abre espacio para el desarrollo de soluciones más económicas en el futuro.
Energía renovable gana refuerzo con avances de la nanotecnología
Las dos investigaciones evidencian una tendencia creciente en la ciencia moderna: el uso de la nanotecnología para controlar materiales en escalas extremadamente reducidas.
En el caso de los estudios de la USP, la tecnología permitió manipular estructuras que van desde películas delgadas hasta átomos aislados.
Esta capacidad de control es importante porque pequeñas alteraciones en la estructura de los materiales pueden generar grandes diferencias en el desempeño de los catalizadores.
Para los científicos brasileños involucrados en los proyectos, este enfoque puede acelerar la creación de nuevas generaciones de dispositivos orientados a la producción sostenible de energía renovable.
Brasil reúne condiciones favorables para liderar la producción de hidrógeno limpio
Además de los avances tecnológicos, los estudios refuerzan una oportunidad estratégica para Brasil.
El país posee una elevada incidencia solar en gran parte del territorio y una matriz eléctrica fuertemente basada en energía renovable, factores considerados importantes para la producción competitiva de hidrógeno verde.
Este escenario puede favorecer inversiones e impulsar nuevos negocios ligados a la economía de bajo carbono.
Entre los beneficios potenciales están:
- Mayor seguridad energética;
- Reducción de la dependencia de combustibles fósiles;
- Atracción de inversiones industriales;
- Generación de empleos calificados;
- Ampliación de la competitividad internacional.
Con la creciente demanda global por soluciones sostenibles, el hidrógeno limpio puede transformarse en una nueva frontera económica para el país.
Tecnología ya usada por la industria acerca investigación y mercado
Uno de los aspectos más relevantes de los estudios es que el magnetron sputtering no se trata de una tecnología experimental limitada a los laboratorios.
El método ya es ampliamente utilizado en la fabricación de semiconductores, pantallas electrónicas, recubrimientos industriales y diversos productos de alta tecnología.
Según el profesor Renato Vitalino Gonçalves, coordinador de las investigaciones en el IFSC/USP, esta característica aumenta significativamente el potencial de aplicación práctica de los resultados obtenidos.
En la evaluación del investigador, la posibilidad de producir tanto películas finas fotoactivas como catalizadores formados por átomos aislados utilizando la misma tecnología representa un diferencial importante para futuras aplicaciones industriales.
Colaboración científica fortalece investigaciones sobre transición energética
Los avances alcanzados no fueron resultado solo del desarrollo de nuevos materiales.
Los proyectos involucraron estudiantes de pregrado, posgrado, investigadores de posdoctorado y colaboradores nacionales e internacionales.
Renato Vitalino Gonçalves destaca que la integración entre diferentes áreas del conocimiento fue fundamental para alcanzar los resultados presentados.
El investigador también reconoce la importancia del apoyo institucional recibido a través de la USP, la FAPESP, el CNPq y el CEPID CEMol, que contribuyeron a la formación de equipos especializados y a la consolidación de la infraestructura científica necesaria para los estudios.
Un paso relevante hacia la economía de bajo carbono
Las investigaciones desarrolladas en el IFSC/USP muestran cómo la combinación entre ciencia de materiales, energía solar e innovación tecnológica puede generar avances concretos para la producción de hidrógeno limpio.
Al ampliar la eficiencia de los procesos y demostrar posibilidades de aplicación a escala industrial, los estudios fortalecen el papel del hidrógeno verde dentro de la transición energética global.
Más que descubrimientos de laboratorio, los resultados señalan caminos para reducir emisiones, estimular la energía renovable y crear nuevas oportunidades económicas en un escenario cada vez más orientado a la sostenibilidad.
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