La necesidad de contar con recursos de energía renovable para reemplazar los combustibles fósiles, que han sido la principal fuente de contaminación del aire, ha desencadenado una amplia investigación sobre la división molecular del agua para obtener sus componentes: hidrógeno y oxígeno.
Pero además de auxiliar las necesidades energéticas, la división del agua también se presenta como un actor protagónico en atender uno de los problemas ambientales contemporáneos más graves: la contaminación del agua debida a actividades humanas.
Reacciones químicas
Por su extensa disponibilidad, la energía solar se plantea como el impulsor lógico para lograr la división del agua, y a tal fin se han enfocado los avances tecnológicos. La fotocatálisis es un proceso en el que se excita un material fotoactivo generando reacciones químicas que eventualmente pueden participar en una variedad de propósitos.
Los marcos de metal orgánico (MOF) son una clase de materiales que demuestran propiedades ópticas y electrónicas fascinantes, todo lo cual los hace candidatos prometedores la fotocatálisis.
En este contexto, un equipo de científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) en Sion, Suiza, ha desarrollado un sistema basado en MOF que puede realizar dos tipos de fotocatálisis simultáneamente: producción de hidrógeno y limpieza de contaminantes del agua.
En el primer tipo de fotocatálisis se logra la producción de hidrógeno, cuya principal aplicación se enfoca en la creación de celdas de combustible, que son dispositivos de suministro de energía que se utilizan en una variedad de tecnologías en la actualidad, incluidos los satélites y los transbordadores espaciales.
El segundo tipo de fotocatálisis se conoce como “degradación de contaminantes orgánicos”, que se refiere a procesos que descomponen los contaminantes presentes en el agua.
Los científicos investigaron este innovador sistema fotocatalítico basado en MOF hacia la degradación del colorante tóxico rodamina B, comúnmente utilizado para simular contaminantes orgánicos.
Un sólo proceso
Los científicos realizaron ambas pruebas en secuencia, mostrando que el sistema fotocatalítico basado en MOF fue capaz de integrar la generación fotocatalítica de hidrógeno con la degradación de la rodamina B en un sólo proceso.
Esto significa que ahora es posible utilizar este sistema fotocatalítico tanto para limpiar los contaminantes del agua, mientras que al mismo tiempo produce hidrógeno que se puede usar como combustible.
El investigador Kyriakos Stylianou, afiliado al Laboratorio de Simulación Molecular en el Instituto de Ciencias Químicas e Ingeniería del EPFL y autor principal del estudio, se refirió al trabajo realizado y comentó:
“Este sistema fotocatalítico libre de metales nobles acerca el campo de la fotocatálisis a las aplicaciones prácticas ‘solares’ y muestra el gran potencial de las MOF en este campo.”
Referencia: Concurrent Photocatalytic Hydrogen Generation and Dye Degradation Using MIL‐125‐NH2 under Visible Light Irradiation. Advanced Functional Materials, 2018. https://doi.org/10.1002/adfm.201806368