Un equipo de investigadores ha descubierto una forma de utilizar los desechos de la minería como parte de un catalizador potencial más barato para la producción de combustible de hidrógeno. Las reacciones de división del agua que producen hidrógeno se desencadenan con platino (32.000 $ / kilo), iridio (161.000 $ / kilo) y rutenio (22.000 $ / kilo), o metales más baratos pero menos activos: cobalto (51 $ / kilo), níquel (19 $ / kilo) y hierro (0,14 $ / kilo).
El profesor Ziqi Sun de la Escuela de Química y Física QUT (Queensland University of Technology) y el Centro QUT de Ciencia de Materiales y el Dr. Hong Peng, de la Escuela de Ingeniería Química de Queensland University, dirigieron la investigación para crear un nuevo catalizador utilizando sólo una pequeña cantidad de estos metales reactivos. Los combinaron con feldespatos, minerales de roca de aluminosilicato que se encuentran en los desechos de la minería. Según el profesor Sun, algunas empresas pagan alrededor de 30 dólares por tonelada para eliminar estos desechos.
Este nuevo material nanocubierto desencadenó la reacción de evolución de oxígeno, y abarata la producción de combustible de hidrógeno
En el experimento, que aparece en la revista Advanced Energy & Sustainability Research, los investigadores desencadenaron una reacción de división del agua utilizando feldespatos activados con calor nanocubiertos con sólo el 1-2% de los metales reactivos más baratos.
«La división del agua implica dos reacciones químicas, una con el átomo de hidrógeno y otra con el átomo de oxígeno, para hacer que se separen«, afirma el profesor Sun. «Este nuevo material nanocubierto desencadenó la reacción de evolución de oxígeno, que controla la eficiencia general de todo el proceso de división del agua«.
El profesor Sun comenta que el feldespato recubierto de cobalto era más eficiente y que la optimización de los nuevos catalizadores podría hacer que superen a los metales en bruto o incluso igualen la eficiencia superior de los metales de platino. Asegura también que el nuevo catalizador también podría reducir potencialmente el costo de las baterías de iones de litio (Li-Ion) y otras soluciones de energía sostenible que se basan en conversiones electroquímicas.
«Esta investigación podría contribuir a la cadena de valor de la energía renovable de Australia al reutilizar los desechos mineros y agregar nuevas tecnologías a las industrias tradicionales. Empresas como Tesla podrían usar esta tecnología para la producción de energía, soluciones avanzadas de almacenamiento de energía como nuevas tecnologías de baterías y combustible renovable«, insiste Sun.
Los investigadores ahora buscan probar los catalizadores a escala piloto
«La abundancia de aluminosilicato de Australia y la simplicidad de este proceso de modificación deberían hacer que la producción a escala industrial de este nuevo catalizador sea fácil de lograr«, asegura el profesor Sun.
Los feldespatos constituyen alrededor del 60% de la corteza terrestre, según el profesor Sun, cuya investigación previa activó los feldespatos para su uso como posibles ánodos de bajo costo en el almacenamiento de iones de litio. Los aluminosilicatos eran químicamente inertes, pero que el calor causaba defectos que eran útiles para las reacciones químicas y el transporte de electrones.
Junto al profesor Sun y al Dr. Peng se unieron otros investigadores del Centro QUT de Ciencia de Materiales, incluidos el profesor Godwin Ayoko, el Dr. Jun Mei y el Dr. Juan Bai de la Facultad de Ciencias de QUT, y el Profesor Asociado Liao Ting de la Facultad de Ingeniería de QUT.
Las compañías mineras están deseosas de librarse de sus desechos
El profesor Sun y el Dr. Peng se centran en el desarrollo de materiales para tecnologías sostenibles emergentes, en este caso para el combustible de hidrógeno. Peng es un experto en la utilización de minerales arcillosos y relaves (desechos) de minas para materiales funcionales mediante tecnología de procesamiento de minerales de bajo costo.
Según Peng, la industria minera produce toneladas de material de desecho cada año que Australia podría estar utilizando para tecnologías sostenibles. «El aluminosilicato se encuentra comúnmente en varios relaves mineros y es tan barato que las compañías mineras normalmente pagarían para deshacerse de él«, concluye el Dr. Peng.
Fuente: Advanced Energy & Sustainability Research.
