Un nuevo catalizador que purifica agua y, a la vez, genera hidrógeno. Os presentamos el estudio que han desarrollado desde la Universidad Estatal de Oregón, que tiene por objetivo los catalizadores fotoactivos. Como exponen los investigadores, el dispositivo elimina los herbicidas presentes en el agua y, en el mismo proceso, produce hidrógeno.
INDICE
Fotocatalizadores y energía
Una forma de energía limpia y renovable para el desafío de un futuro sostenible. Como señalan los miembros del equipo investigador, la contaminación del agua representa un reto para todo el planeta. Además, dentro de la necesidad de un cambio sostenible, el hidrógeno, como el que se ha obtenido en la investigación, es una energía renovable.
El catalizador incrementa la velocidad de reacción química. Además, no se ve repercutido por cambios químicos definitivos. Como señala Kyriakos Stylianou, miembro del equipo investigador, es posible realizar la combinación de la oxidación y la reducción en un mismo paso. A este respecto, aclara que, la oxidación se produce a través de una reacción de fotodegradación mientras que, la reducción se genera mediante la reacción de evolución del hidrógeno.
Los investigadores han logrado unir la oxidación y la reducción en un único paso
La luz es absorbida por fotocatalizadores que permiten llegar a una energía mayor. Una vez obtenida esta energía, puede ser empleada en el proceso de oxidación de los contaminantes orgánicos. De esta forma, este tipo de contaminación es descompuesta. En el estudio, se incluyeron distintos fotocatalizadores de dióxido de titanio derivados de estructuras MOF. Como hemos comentado anteriormente en nuestro blog, el uso de materiales MOF para el tratamiento de agua ya ha sido objeto de estudio.
Las propiedades del MOF están determinadas por sus propios componentes. Este tipo de materiales, los MOF, están compuestos por iones metálicos con carga positiva que se encuentran cercados por moléculas orgánicas. Las propiedades que definen su estructura, son regulables y, además, tienen poros nanométricos. Con el proceso de calcinación del MOF, es decir, sin llegar a derretirse el material, se producen materiales semiconductores como es, por ejemplo, el dióxido de titanio.
Con la calcinación del MOF, se producen materiales semiconductores
Dos procesos en un único paso
La anatasa dopada con nitrógeno y azufre, permitió desarrollar dos procesos en un acto. De esta forma, podría lograrse a la vez la degradación del herbicida utilizado en el estudio y la generación de hidrógeno. En la investigación se ha empleado, por su frecuente uso, el herbicida glifosato. Este producto, también conocido como PMG, ha sido un habitual en los 50 últimos años en los campos de cultivo agrícolas.
El PMG puede llegar al medio ambiente. Como manifiesta Stualianou, apenas una mínima cantidad de este producto es absorbido por las plantaciones y, lo que no se absorbe, acaba ingresando en nuestro entorno. Esta problemática, derivada de la lixiviación del PMG en el agua, hace que el agua pueda verse contaminada y, por lo tanto, este agua puede representar un perjuicio para la salud.
Apenas una mínima cantidad del PMG es absorbido; el resto acaba en el medio ambiente
El agua es el compuesto más común con presencia de hidrógeno. Además, obtener hidrógeno a partir de la división del agua utilizando para ello un sistema de fotocatálisis, es una solución sostenible. Por lo tanto, representa una alternativa limpia al método tradicional en el que se obtiene a partir de gas natural, empleando para ello un proceso de producción de dióxido de carbono.
Producción de hidrógeno
El hidrógeno ofrece grandes capacidades. Es utilizado ampliamente, en diversos tipos de actividades. Además, también tiene fines relacionados con la energía. Desde las celdas de combustible en vehículos, hasta sustancias químicas o la producción de plásticos. Como se aprecia, el hidrógeno muestra una gran versatilidad de usos.
La fotocatálisis abre la puerta a la producción de hidrógeno mientras se descontamina agua. Como señala Stylianou, el agua es una fuente de este elemento y, con la fotocatálisis, podemos aprovechar la energía solar para obtener hidrógeno. De esta forma, indica el investigador, están comprobando cómo, con la fotocatálisis pueden llevar a cabo de forma simultánea la eliminación de contaminantes orgánicos y producir hidrógeno.
Con la fotocatálisis puede simultanearse la eliminación de contaminantes orgánicos y la producción de hidrógeno
En la fase de experimentación también se comprobó ante otros dos herbicidas. Concretamente, se usaron el glufosinato de amonio y el ácido 2,4-diclorofenoxiacético. Estas dos sustancias son herbicidas cuyo uso es común. Como resultado, los investigadores pudieron comprobar la eficacia del sistema ante estos herbicidas.
Conclusión
El hidrógeno es una energía con mucho futuro. La presente investigación nos muestra cómo, además de eliminar contaminantes que pueden llegar al medio ambiente, también es posible producir hidrógeno en el proceso. De esta forma, obtenemos un agua más segura pero, también, un elemento, el hidrógeno, que es clave para un futuro sostenible.
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