Un nuevo método de síntesis de catalizadores, capaz de generar hidrógeno a partir de levaduras, los principales microorganismos implicados en la fermentación del alcohol y del pan, ha sido desarrollado. El nuevo sistema puede descomponer eficientemente el agua en oxígeno e hidrógeno, utilizando sustancias que se encuentran en la biomasa de levadura residual. Además, este método es económico, tiene un alto rendimiento, y por lo tanto se espera que se reduzca el costo de producción de hidrógeno a partir de la descomposición del agua.

Un equipo de investigación dirigido por el distinguido profesor Kwang S. Kim (científico de honor nacional de Corea) en la Facultad de Ciencias Naturales de UNIST, ha desarrollado con éxito un nuevo método de síntesis de catalizadores que puede descomponer de manera eficiente el agua en oxígeno e hidrógeno utilizando biomasa de levadura residual. Además, cubriendo el soporte a base de levadura con materiales a base de rutenio (Ru) y hierro (Fe), desarrollaron un nuevo material catalizador que presenta un excelente rendimiento tanto en la generación de hidrógeno como de oxígeno.

El hidrógeno es la fuente de energía primaria más limpia del planeta. Una forma de producir hidrógeno respetuoso con el medio ambiente es mediante la electrólisis del agua. Sin embargo, tal método necesitaba catalizadores basados ​​en metales nobles, como platino (Pt) para el HER e iridio (Ir) para el OER. Sin embargo, estos catalizadores son típicamente raros, costoso, y menos duradero.

El equipo de investigación se centró en la biomasa de levadura residual, como material catalizador que mejorará la generación de oxígeno e hidrógeno, mientras se reemplazan los catalizadores de metales nobles, como Pt o Ir. Debido a que la levadura es un organismo vivo, es rico en sustancias, como el carbono (C), fósforo (P), azufre (S), y nitrógeno (N) incluso cuando se gasta y se desecha.

Dichos materiales pueden tener un aumento de la conductividad eléctrica, así como reuniones prácticas que pueden contener otros materiales para ayudar a reparar partículas metálicas. Esta característica tiene el potencial de ser un buen catalizador, finalmente.

En el estudio, el equipo de investigación ha creado dos catalizadores que promueven la generación de hidrógeno y oxígeno, utilizando levadura residual como soporte catalítico. Informaron sobre la producción de hidrógeno y oxígeno en hidróxido de potasio 1 M utilizando átomos simples de rutenio (RuSA) junto con nanopartículas de Ru (RuNP) incrustadas en MHC (RuSA + RuNP @ MHC) como cátodo y magnetita (Fe ₃ O ₄ ) compatible con MHC (Fe ₃ O ₄ @MHC) como ánodo. El catalizador RuSAs + RuNPs @ MHC supera al catalizador comercial de platino sobre carbono de última generación para la reacción de desprendimiento de hidrógeno en términos de sobrepotencial, densidad de corriente de intercambio, Pendiente y durabilidad de Tafel. Es más, en comparación con los catalizadores adoptados industrialmente (es decir, óxido de iridio), la Fe ₃ O ₄ El catalizador @MHC muestra una excelente actividad de reacción de desprendimiento de oxígeno.

El equipo de investigación señaló:"Para la división de agua entera, requiere un voltaje solar de 1,74 V para conducir ~ 30 mA, junto con una notable estabilidad a largo plazo en presencia (12 h) y ausencia (58 h) de exposición al sol al aire libre, como una estrategia prometedora hacia un desarrollo energético sostenible ".

"Los materiales derivados de la biomasa de levadura pueden ayudar a desarrollar catalizadores ecológicos y económicos para mejorar la sostenibilidad de la producción de hidrógeno, ", dice el distinguido profesor Kim." En comparación con el carbón y el petróleo, la levadura residual es ecológica, barato, y biomasa fácilmente disponible, y los resultados del estudio sugieren una nueva aplicación de la biomasa de levadura residual ".

Los resultados de esta investigación se han publicado en Sostenibilidad de la naturaleza .