La necesidad de contar desinfectar los equipos de protección personal de los trabajadores de la salud es cada vez más notoria. Debido a la falta de abastecimiento de estos, muchas entidades han tenido que optar por su reutilización para rendir los equipos.

En muchos casos, el peróxido de hidrógeno, mejor conocido como agua oxigenada, ha surgido como una de las mejores alternativas de desinfección. Sobre todo cuando se trata de las utilizadas máscaras N95, entre otros equipos.

Sin embargo, los hospitales tampoco tienen grandes reservas de este elemento. Y, su alta demanda actual podría hacer que esto pronto también se convierta en un problema. El conocimiento de esto ha llevado a las universidades como la de California en San Diego y en Irvine, la de Columbia y la de Calgary a unirse con el Laboratorio Nacional Brookhaven para encontrar una posible solución.

El detalle

Podría pensarse que, al igual que como se ha multiplicado la producción de alcohol a gran escala, se podría hacer lo mismo con el agua oxigenada. De este modo, se surtirían a los hospitales y todo estaría resuelto.

Lastimosamente, este no es un escenario posible, no porque no se tengan las capacidades de producción necesarias, sino porque las características del peróxido de hidrógeno no lo permiten. Incluso desde antes de abrir las botellas este ya se encuentra en un proceso de descomposición que termina generando agua y oxígeno por separado.

En pocas palabras, no se trata de un material estable y no puede estar expuesto al aire o a la luz sin que esto genere consecuencias negativas en su descomposición. Por esto, su almacenamiento es complicado y su vita útil muy corta.

El equipo de investigación que publicó su estudio en la revista Nature Communications buscaba con este crear un método con el que los hospitales pudieran desarrollar por su cuenta sus propios suministros de agua oxigenada, para no tener que depender de pedidos o almacenamientos.

La complicación

El peróxido de hidrógeno generado de este modo probablemente solo ofrece unos pocos meses de vida. Por esto, usarlo como un productor masivo y enviar los resultados por lotes no es una alternatida.

El transporte y el almacenamiento terminarían siendo demasiado esfuerzo para las pequeñas cantidades de este compuesto que se podrían enviar por vez para garantizar que no se perdiera antes de ser utilizado.

Una posible solución

Por esto, el equipo de científicos ha logrado desarrollar un sistema, que no solo es ecológico sino también portátil, con el que producir artesanalmente peróxido de hidrógeno. De esta forma, cada hospital podría contar con su propio generador de este compuesto y fabricarlo a demanda, sin necesidad de depender de proveedores.

Originalmente, este generador de agua oxigenada se estaba desarrollando como una herramienta para ser utilizada en el reciclaje de baterías. Ya que, el peróxido de hidrógeno es vital para la separación y descomposición de varios de los componentes químicos de las baterías.

El equipo de investigadores llegaba al menos un año y medio trabajando en este proyecto cuando la crisis del coronavirus se presentó. Apenas comenzaron a aparecer en las noticias comentarios sobre el uso del agua oxigenada como desinfectantes de equipos de protección personal, el grupo supo lo que tenía que hacer.

Sin dudarlo cambiaron la dirección de su trabajo y se fijaron una nueva meta: “crear una configuración portátil que se pueda enchufar simplemente para que los hospitales, e incluso los hogares, tengan una forma de generar peróxido de hidrógeno a pedido” explicó Zheng Chen, profesor de nano-ingeniería en la Universidad de California en San Diego y autor principal del estudio.

¿Cómo funciona esto?

Este proceso en general es menos tóxico que los industriales y genera un costo menos elevado. / Crédito: Zheng Chen Lab

Básicamente, todo el proceso se da debido a lo que se conoce como “reacción de reducción de oxígeno de dos electrones”. Durante esta, la molécula de oxígeno que se tiene se fusiona con dos protones de una solución ácida de electrolitos y con dos electrones.

Un punto vital para que la reacción se dé es que el catalizador debe contar con nanotubos de carbono parcialmente oxidados (es decir, con átomos de carbono en la superficie). Dichos átomos están unidos a su vez a tríos o cuartetos de átomos de paladio. Los enlaces que se encuentran entre un tipo de átomo y el otro son los verdaderos responsables de la alta selectividad de la reacción.

Finalmente, como resultado, nos encontramos con lo que llamamos peróxido de hidrógeno. Por ahora, la investigación aún está en la fase de “prueba de concepto”. Sin embargo, esperan poder avanzar pronto para comenzar a ofrecer esta alternativa a los abarrotados hospitales que requieran el agua oxigenada para tratar de mantener a sus trabajadores seguros.

Referencia:

Promoting H2O2 production via 2-electron oxygen reduction by coordinating partially oxidized Pd with defect carbon: https://doi.org/10.1038/s41467-020-15843-3