Un nuevo catalizador eficaz abre esperanzas para una energía más limpia, el tratamiento de aguas residuales y la química verde
Un catalizador que mejora notablemente la conversión del amoníaco podría mejorar el tratamiento de las aguas residuales y la producción de hidrógeno y productos químicos ecológicos
Un equipo de científicos ha desarrollado un eficaz catalizador con una notable capacidad para mejorar la eficiencia de la conversión del amoníaco. El estudio revela el potencial del catalizador para avanzar significativamente en el tratamiento de aguas residuales, nitrito verde y nitrato, así como en la producción de hidrógeno.
Micrografía electrónica de barrido del catalizador, NiOOH-Ni, desarrollado en este estudio.
Hanwen Liu, et al. Advanced Energy Materials. August 7, 2024
Los catalizadores son sustancias que aceleran las reacciones químicas proporcionando una ruta más eficiente para que se produzca una reacción y facilitando su inicio y finalización. Como los catalizadores no se consumen ni se alteran en la reacción, pueden utilizarse repetidamente y son esenciales en diversos procesos industriales, medioambientales y bioquímicos.
El equipo, formado por investigadores de la Universidad japonesa de Hokkaido, la Universidad Tecnológica de Sydney (Australia) y otros centros, desarrolló el catalizador, denominado NiOOH-Ni, combinando níquel (Ni) con oxihidróxido de níquel.
El amoníaco puede causar graves problemas ambientales, como el crecimiento excesivo de algas en las masas de agua, lo que agota el oxígeno y perjudica la vida acuática. En concentraciones elevadas, el amoníaco puede dañar a los seres humanos y a la fauna. Por tanto, la gestión y conversión eficaces del amoníaco son fundamentales, pero su naturaleza corrosiva dificulta su manipulación.
Los investigadores desarrollaron NiOOH-Ni mediante un proceso electroquímico. La espuma de níquel, un material poroso, se trató con corriente eléctrica mientras se sumergía en una solución química. Este tratamiento dio lugar a la formación de partículas de oxihidróxido de níquel en la superficie de la espuma. A pesar de su estructura irregular y no cristalina, estas partículas de níquel-oxígeno mejoran notablemente la eficiencia de conversión del amoníaco. El diseño del catalizador le permite funcionar eficazmente a voltajes más bajos y corrientes más altas que los catalizadores tradicionales.
"El NiOOH-Ni funciona mejor que la espuma de Ni, y la vía de reacción depende de la cantidad de electricidad (voltaje) utilizada", explica el profesor Zhenguo Huang, de la Universidad Tecnológica de Sydney, que dirigió el estudio. "A voltajes más bajos, el NiOOH-Ni produce nitrito, mientras que a voltajes más altos genera nitrato".
Esto significa que el catalizador puede utilizarse de distintas formas según lo que se necesite. Por ejemplo, puede utilizarse para limpiar aguas residuales convirtiendo el amoníaco en sustancias menos nocivas. Pero en otro proceso, también puede utilizarse para producir gas hidrógeno, un combustible limpio. Esta flexibilidad hace que el NiOOH-Ni sea valioso para diversas aplicaciones.
"El NiOOH-Ni es impresionantemente duradero y estable, y funciona bien incluso después de ser utilizado varias veces", afirma el profesor asociado Andrey Lyalin, de la Universidad de Hokkaido, que participó en el estudio. "Esto lo convierte en una gran alternativa a los catalizadores tradicionales, más caros, como el platino, que no son tan eficaces para convertir el amoníaco".
La fiabilidad a largo plazo del catalizador lo hace apto para su uso industrial a gran escala, transformando potencialmente la forma en que las industrias gestionan las aguas residuales y producen energía limpia.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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