Aprovechamiento de las piñas de mar y de los residuos sanguíneos para los catalizadores de las baterías de metal-aire
"Podríamos utilizar dos residuos industriales -que históricamente han sido difíciles de eliminar- y aplicarlos para producir hidrógeno verde"
Las piñas de mar, un ascidiano comestible, son un manjar en Japón. La región de Tohoku es famosa por su producción de piñas de mar, conocidas como hoya en japonés. Ahora, un grupo de investigación ha establecido un nuevo uso para las decenas de cáscaras de piña de mar que se desechan cada año.
La fabricación de catalizadores a partir de nanofibras de celulosa de cáscara de piña marina junto con harina de sangre seca.
Hiroshi Yabu
Dirigido por el profesor Hiroshi Yabu, el equipo demostró que la carbonización de nanofibras de celulosa dentro de las cáscaras de piña de mar produce carbono de alta calidad que, mezclado con residuos sanguíneos de la industria ganadera, tiene un rendimiento eléctrico similar al de los metales raros.
Se espera que el hallazgo se aplique a los dispositivos energéticos de próxima generación, como las pilas de combustible y las baterías de metal-aire, y muestra el potencial de actuar como electrocatalizador para los sistemas de electrólisis del agua.
La reacción de reducción del oxígeno es crucial para los dispositivos energéticos. El cátodo de estos dispositivos suele emplear platino y óxido de iridio como electrocatalizador, pero se trata de materiales de tierras raras, por lo que son caros.
Los científicos han explorado fuentes de carbono alternativas, pero éstas implican importantes emisiones de CO2. Yabu y su grupo han demostrado que este proceso puede ser sostenible y sin metales.
La sangre del ganado contiene grandes cantidades de hierro hemo, nitrógeno y fósforo. A pesar de ello, la industria ganadera se deshace de miles de toneladas de residuos sanguíneos secos cada año, contaminando ríos, lagos y corrientes de agua.
"En Japón, los residuos de sangre se han utilizado como agente blanqueador desde la antigüedad", señala Yabu. "Esto se debe a la función de adsorción del carbono y al efecto catalizador de sus componentes elementales".
Por su parte, las nanofibras de celulosa, muy empleadas como refuerzo de materiales poliméricos, tienen estructuras altamente cristalinas que les confieren óptimas propiedades mecánicas y térmicas. Las nanofibras de celulosa proceden tradicionalmente de la biomasa de la madera, pero el equipo de investigación identificó las piñas marinas porque, junto con otros organismos marinos, presentan una mayor cristalinidad y producen notables estructuras grafíticas cuando se calientan a altas temperaturas.
La masa de sangre y las nanofibras de celulosa se mezclaron antes de calentarlas. A partir de ahí, se obtuvieron y analizaron aleaciones de carbono en forma de polvo.
Los detalles del estudio se publicaron en la revista Science and Technology of Advanced Materials.
Yabu confía en que el descubrimiento conduzca a una sociedad más ecológica y a un futuro más sostenible. "Pudimos utilizar dos productos de desecho industrial -que históricamente han sido difíciles de eliminar- y los aplicamos para producir hidrógeno verde".
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