Nanomateriales fotocatalíticos, la alternativa para la generación de energía y la purificación de agua y aire
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Nanomateriales fotocatalíticos, la alternativa para la generación de energía y la purificación de agua y aire

Los nanomateriales catalíticos ayudan en la purificación del agua.

David G.Calatayud, profesor de la UCAV, analiza los beneficios de esta novedad en la conversión de energía lumínica en energía química.

Los problemas de las energías renovables en cuanto a su capacidad de ser gestionadas de acuerdo con las exigencias de las actuales redes eléctricas y la gestión de infraestructuras llevan a buscar alternativas y mejoras en los sistemas de almacenamiento en el mercado energéticos.

 

Asimismo, la contaminación del agua y el aire constituye uno de los principales problemas a los que se enfrenta la humanidad en la actualidad. En palabras de David G. Calatayud, el desarrollo de nuevos métodos de purificación y descontaminación más eficientes y asequibles constituye un objetivo esencial para el avance sostenible de la sociedad.

 

De entre la gran variedad de alternativas para la generación de energía renovable y limpia, y la descontaminación del aire y el agua, los fotocatalizadores basados en semiconductores han surgido como la propuesta tecnológica más prometedora, debido principalmente a que representan un modo sencillo de utilizar la energía del sol o de la iluminación artificial, las cuales están disponibles en casi cualquier parte del mundo.

 

Como explica Calatayud, “la descomposición fotocatalítica del agua a temperatura ambiente mediante el empleo de radiación solar y de fotocatalizadores de bajo coste y eficientes, es el paradigma que define al hidrógeno como un vector energético viable”. Añade que la posibilidad de diseñar sistemas sencillos de irradiación solar abre la puerta al diseño de plantas industriales que puedan alcanzar competitividad comercial en la producción de hidrogeno como almacén de energía.

 

Existen dos posibles alternativas para la producción limpia y eficiente de H2: los procesos convencionales de electrólisis alimentados mediante energías renovables; y  la descomposición fotocatalítica de sustancias hidrogenadas. Esta última vía constituye la opción más económica y mejor adaptada al procesado de grandes cantidades para la producción industrial masiva de H2. En este sentido, la producción de hidrógeno mediante la ruptura fotocatalítica de la molécula de agua constituye un método sostenible para producir energía”, según expone Calatayud.

 

Por otro lado, el profesor señala que la fotocatálisis empleando la radiación solar, ha demostrado un gran potencial en la desinfección y descontaminación tanto de aguas residuales como del aire, constituyendo un proceso ambientalmente benigno y sostenible, siendo además capaz de eliminar tanto microorganismos como compuestos orgánicos persistentes, con una producción mínima de lodos u otros subproductos, cuya eliminación supone un problema añadido en las técnicas de tratamiento convencionales. Sin embargo estos procesos, no han alcanzado viabilidad industrial debido a dos problemas fundamentales: la falta de fotocatalizadores económicos, eficientes y fáciles de producir a gran escala, y la dificultad para recuperar el catalizador del medio al finalizar el proceso.

 

Por su parte, la aparición de la nanotecnología ha provocado un crecimiento exponencial de la investigación en semiconductores fotoactivos, que han dado lugar a los fotocatalizadores. Esto se debe a que los nanomateriales presentan propiedades únicas que los materiales de mayores no tiene, que resultan muy beneficiosas para la actividad fotocatalítica, y que han dado lugar a importante avances. Sin embargo, su eficiencia fotocatalítica sigue siendo muy pobre. Por otro lado, la estabilidad y costes de producción de dichos materiales también deben ser considerados. De este modo, uno de los principales retos a los cuales se enfrenta la investigación actual de fotocatalizadores basados en semiconductores es el desarrollo de nuevos nanomateriales que, además, de poseer las propiedades adecuadas, sean eficientes, estables, abundantes y de bajo coste.

 

Por tanto, concluye Calatayud, la fotocatálisis representa una perspectiva muy prometedora para la consecución de una sociedad sostenible. Sin embargo, desde el punto de vista de su producción industrial y comercialización, todavía quedan muchos desafíos por superar tanto en el área de la ciencia de materiales como de la ingeniería.