Un catalizador de doble función genera combustible de hidrógeno a la vez que limpia las aguas residuales
El hidrógeno es una fuente de energía libre de contaminación cuando se extrae del agua utilizando la luz solar en lugar de combustibles fósiles. Pero las estrategias actuales para "dividir" o romper las moléculas de agua con catalizadores y luz requieren la introducción de aditivos químicos para acelerar el proceso. Ahora, unos investigadores que informan en ACS ES&T Engineering han desarrollado un catalizador que destruye los medicamentos y otros compuestos ya presentes en las aguas residuales para generar combustible de hidrógeno, deshaciéndose de un contaminante y produciendo al mismo tiempo algo útil.
Un catalizador recientemente desarrollado puede destruir medicamentos y otros compuestos presentes en las aguas residuales para generar combustible de hidrógeno (imagen simbólica).
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Aprovechar la energía del sol para dividir el agua y producir hidrógeno es un recurso renovable prometedor, pero es un proceso lento incluso cuando se utilizan catalizadores para acelerarlo. En algunos casos, se añaden alcoholes o azúcares para aumentar el ritmo de producción de hidrógeno, pero estas sustancias químicas se destruyen a medida que se genera el hidrógeno, lo que significa que el método no es renovable. En otra estrategia, los investigadores han intentado utilizar los contaminantes de las aguas residuales para mejorar la generación de hidrógeno. Aunque los catalizadores a base de titanio funcionaron tanto para eliminar los contaminantes como para generar hidrógeno, las eficiencias fueron inferiores a las esperadas en ambos pasos debido a la superposición de sus sitios de reacción. Una forma de reducir estas interferencias es fabricar catalizadores fusionando diferentes metales conductores, creando así lugares separados para que se produzcan las reacciones. Así, Chuanhao Li y sus colegas querían combinar el óxido de cobalto y el dióxido de titanio para crear un catalizador de doble función que descompusiera los fármacos habituales en las aguas residuales y, al mismo tiempo, convirtiera eficazmente el agua en hidrógeno para obtener combustible.
Para fabricar el catalizador, los investigadores recubrieron cristales de dióxido de titanio a escala nanométrica con una fina capa de óxido de cobalto. Las pruebas iniciales mostraron que este material no producía mucho hidrógeno, por lo que, como siguiente paso, el equipo añadió a este catalizador dual un 1% en peso de nanopartículas de platino, un catalizador eficaz aunque caro para generar hidrógeno. En presencia de luz solar simulada, el catalizador impregnado de platino degradó dos antibióticos y produjo cantidades sustanciales de hidrógeno. Por último, el equipo probó su producto en aguas residuales reales, agua de un río de China y muestras de agua desionizada. Bajo luz solar simulada, el catalizador estimuló la producción de hidrógeno en las tres muestras. La mayor cantidad de hidrógeno se obtuvo de la muestra de agua residual. Los investigadores afirman que su catalizador podría ser una opción sostenible de tratamiento de aguas residuales al generar al mismo tiempo combustible de hidrógeno.
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