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(noticias nanowerk) Desarrollado por investigadores de la Universidad de Cambridge, el dispositivo podría ser útil en entornos con recursos limitados o fuera de la red porque funciona con cualquier fuente de agua abierta y no requiere fuente de alimentación externa.
Está inspirado en la fotosíntesis, el proceso mediante el cual las plantas convierten la luz solar en alimento. Pero a diferencia de las versiones anteriores de la «hoja artificial» que podían producir hidrógeno verde a partir de fuentes de agua limpia, este nuevo dispositivo funciona con fuentes de agua de mar o contaminadas y puede producir agua potable limpia al mismo tiempo.
Las pruebas del dispositivo demostraron que era capaz de producir agua limpia a partir de agua muy contaminada, agua de mar e incluso del río Cam en el centro de Cambridge. Los resultados se publican en la revista. Agua natural (“Hojas fotocatalizadoras fototérmicas híbridas para la división total del agua con energía solar junto con la purificación del agua”).
![Dispositivo de producción de combustible solar en el río Cam cerca del Puente de los Suspiros](https://www.nanowerk.com/news2/green/id64046_1.jpg)
«Es difícil combinar la producción de combustible solar y el tratamiento de agua en un solo dispositivo», afirmó el Dr. Chanon Pornrungroj del Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge, coautor principal del estudio. «La división del agua con energía solar, que descompone las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno, debe comenzar con agua completamente pura, ya que cualquier impureza puede envenenar el catalizador o provocar reacciones químicas secundarias no deseadas».
«En regiones remotas o en desarrollo donde el agua potable es relativamente escasa y la infraestructura necesaria para la purificación del agua no está disponible, la división del agua es extremadamente difícil», dijo el coautor principal Ariffin Mohamad Annuar. «Un dispositivo que pudiera funcionar con agua contaminada podría resolver dos problemas a la vez: podría dividir el agua para producir combustible limpio y podría producir agua potable».
Pornrungroj y Mohamad Annuar, ambos miembros del grupo de investigación del profesor Erwin Reisner, han desarrollado un diseño que logra exactamente eso. Depositaron un fotocatalizador sobre una malla de carbono nanoestructurada que absorbe bien tanto la luz como el calor, produciendo el vapor de agua utilizado por el fotocatalizador para producir hidrógeno. La malla de carbono porosa tratada con repelente al agua sirvió tanto para ayudar al fotocatalizador a flotar como para mantenerlo alejado del agua debajo para que los contaminantes no afectaran su funcionalidad.
Además, el nuevo dispositivo utiliza más energía solar. «El proceso de producción de combustible solar impulsado por luz utiliza sólo una pequeña parte del espectro solar; una gran parte del espectro permanece sin utilizar», afirmó Mohamad Annuar.
Para producir hidrógeno mediante la división del agua, el equipo utilizó una capa blanca que absorbe los rayos UV en el dispositivo flotante. El resto de la luz del espectro solar se transmite a la parte inferior del dispositivo, provocando la evaporación del agua.
«De esta manera hacemos un mejor uso de la luz: obtenemos el vapor para la producción de hidrógeno, el resto es vapor de agua», dijo Pornrungroj. «De esta manera, realmente estamos imitando una hoja real porque ahora hemos podido incorporar el proceso de transpiración».
Un dispositivo que pueda producir simultáneamente combustible limpio y agua limpia utilizando únicamente energía solar podría ayudar a abordar la crisis de energía y agua que enfrentan tantas partes del mundo. Por ejemplo, según la Organización Mundial de la Salud, la contaminación del aire interior causada por cocinar con combustibles “sucios” como el queroseno es responsable de más de tres millones de muertes al año. En cambio, cocinar con hidrógeno verde podría ayudar a reducir esa cifra significativamente. Y 1.800 millones de personas en todo el mundo todavía no tienen agua potable en sus hogares.
«Además, el diseño es muy simple: en sólo unos pocos pasos podemos construir un dispositivo que funciona bien con agua de diversas fuentes», dijo Mohamad Annuar.
«Es muy tolerante a los contaminantes y el diseño flotante permite que el sustrato funcione incluso en agua muy turbia o fangosa», dijo Pornrungroj. «Es un sistema extremadamente versátil».
«Nuestro dispositivo sigue siendo una prueba de principio, pero estos son los tipos de soluciones que necesitaremos si queremos desarrollar una economía verdaderamente circular y un futuro sostenible», afirmó Reisner, quien dirigió la investigación. «La crisis climática y las cuestiones relacionadas con la contaminación y la salud están estrechamente relacionadas, y desarrollar un enfoque que pueda ayudar a abordar ambas sería fundamental para muchas personas».
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