El hidrógeno es una fuente de energía libre de contaminación cuando se extrae del agua utilizando la luz solar en lugar de combustibles fósiles. Pero las estrategias actuales para 'dividir' o romper las moléculas de agua con catalizadores y luz requieren la introducción de aditivos químicos para acelerar el proceso. Ahora, investigadores que informan en Ingeniería ACS ES&T han desarrollado un catalizador que destruye medicamentos y otros compuestos ya presentes en las aguas residuales para generar combustible de hidrógeno, deshacerse de un contaminante mientras se produce algo útil.

Aprovechar la energía del sol para dividir el agua y producir hidrógeno como combustible es un recurso renovable prometedor, pero es un proceso lento incluso cuando se utilizan catalizadores para acelerarlo. En algunos casos, se agregan alcoholes o azúcares para aumentar la tasa de producción de hidrógeno, pero estos productos químicos se destruyen a medida que se genera hidrógeno, lo que significa que el enfoque no es renovable. En una estrategia separada, Los investigadores han intentado utilizar contaminantes en las aguas residuales para mejorar la generación de combustible de hidrógeno. Si bien los catalizadores a base de titanio funcionaron tanto para eliminar contaminantes como para generar hidrógeno, las eficiencias fueron más bajas de lo esperado para ambos pasos debido a sus sitios de reacción superpuestos. Una forma de reducir tales interferencias es hacer catalizadores fusionando diferentes metales conductores, creando así lugares separados para que ocurran las reacciones. Entonces, Chuanhao Li y sus colegas querían combinar óxido de cobalto y dióxido de titanio para crear un catalizador de doble función que descompondría los medicamentos comunes en las aguas residuales y, al mismo tiempo, convertiría el agua en hidrógeno como combustible de manera eficiente.

Para hacer el catalizador, los investigadores recubrieron cristales de dióxido de titanio a nanoescala con una fina capa de óxido de cobalto. Las pruebas iniciales mostraron que este material no producía mucho hidrógeno, así que como siguiente paso, el equipo añadió a este catalizador dual un 1% en peso de nanopartículas de platino, un catalizador eficiente pero costoso para generar hidrógeno. En presencia de luz solar simulada, el catalizador impregnado de platino degradó dos antibióticos y produjo cantidades sustanciales de hidrógeno. Finalmente, el equipo probó su producto en aguas residuales reales, agua de un río en China y muestras de agua desionizada. Bajo la luz solar simulada, el catalizador estimuló la producción de hidrógeno en las tres muestras. La mayor cantidad de hidrógeno se obtuvo de la muestra de aguas residuales. Los investigadores dicen que su catalizador podría ser una opción de tratamiento de aguas residuales sostenible al generar combustible de hidrógeno al mismo tiempo.