MADRID, 11 Oct. (EUROPA PRESS) -
La producción, transporte y almancenaje de peróxido de hidrógeno puede ser mucho más segura y simple a través de un proceso desarrollado en la Universidad de Rice.
Un reactor desarrollado por Haotian Wang y sus colegas en la Escuela de Ingeniería Brown de Rice solo requiere aire, agua y electricidad para producir el valioso producto químico en la concentración deseada y alta pureza.
Su proceso de electrosíntesis, detallado en Science, utiliza un catalizador a base de nanopartículas de carbono oxidado y podría permitir la producción en el punto de uso de soluciones de peróxido de hidrógeno puro, eliminando la necesidad de transportar el químico concentrado, que es peligroso.
Al utilizar un electrolito sólido en lugar del electrolito líquido tradicional, también elimina la necesidad de separación del producto o purificación utilizada en los procesos actuales, por lo que no habrá iones contaminantes.
"Si tenemos electricidad de un panel solar, literalmente podemos obtener peróxido de hidrógeno de la luz solar, el aire y el agua", dijo Wang. "No necesitamos involucrar el consumo de productos orgánicos o combustibles fósiles. La síntesis de peróxido de hidrógeno por las grandes plantas tradicionales de ingeniería química genera desechos orgánicos, consume combustibles fósiles y emite dióxido de carbono. Lo que estamos haciendo es síntesis verde".
El peróxido de hidrógeno se usa ampliamente como antiséptico, detergente, en cosméticos, como agente blanqueador y en purificación de agua, entre muchas otras aplicaciones. El compuesto se produce en concentraciones industriales de hasta un 60% de solución con agua, pero en muchos usos comunes, la solución está mucho más diluida.
MERCANCIA PELIGROSA
"El peróxido de hidrógeno industrial debe transportarse en altas concentraciones para maximizar la economía", dijo Wang. "El transporte es peligroso y costoso porque el compuesto concentrado es inestable. El peróxido de hidrógeno también se degrada con el tiempo y debe almacenarse una vez que llega a su destino".
"Nuestra tecnología deslocaliza la producción de peróxido de hidrógeno", dijo. "A medida que la entrada de electricidad renovable se vuelve más barata, el aire es gratis y el agua también es barata, nuestro producto debe ser competitivo en términos de precio.
"En lugar de almacenar contenedores de peróxido de hidrógeno, los hospitales que lo usan como desinfectante podrían en el futuro abrir una llave y obtener, por ejemplo, una solución de 3% a pedido", dijo Wang. "En lugar de almacenar productos químicos para desinfectar el agua de la piscina, los propietarios pueden encender un interruptor y encender el reactor para limpiar sus piscinas".
El reactor de Rice es algo similar a una pila de combustible, con electrodos a cada lado para procesar hidrógeno (o agua) y oxígeno (del aire), alimentándolos a catalizadores en dos electrodos intercalando un electrolito sólido poroso iónicamente conductor.
"Una pila de combustible minimiza la producción de peróxido de hidrógeno para producir solo agua con la máxima eficiencia energética", dijo el investigador postdoctoral de Rice y autor principal Chuan Xia. "En nuestro caso, queremos maximizar el peróxido de hidrógeno en su lugar, y hemos ajustado nuestro catalizador para hacerlo".
El catalizador de negro de humo de bajo costo, colocado en un electrolito sólido y oxidado para mejorar su reactividad, desplaza la vía de reducción de oxígeno hacia el químico deseado a tasas y concentraciones determinadas por el voltaje aplicado, el suministro de aire y agua y un suministro constante de agua desionizada. La reacción tiene lugar a temperaturas y presiones ambientales.
El coautor principal Yang Xia, un estudiante graduado de segundo año en el laboratorio Wang, dijo que el catalizador demostró ser lo suficientemente robusto como para sintetizar una solución pura de peróxido de hidrógeno al 1% en peso durante 100 horas continuas en el laboratorio con una degradación insignificante.