Cum au reușit cercetătorii să creeze combustibil din apa poluată?

Imaginați-vă o lume în care apa poluată nu doar că este curățată eficient, ci și contribuie la producerea de hidrogen. Cercetătorii de la Worcester Polytechnic Institute (WPI, din SUA) au făcut un pas semnificativ către această viziune dezvoltând un material care elimină ureea din apă și are potențialul de a crea combustibil din apa poluată.

Studiul, condus de Xiaowei Teng, profesor de Inginerie Chimică la WPI, dezvăluie o soluție promițătoare pentru o provocare de lungă durată în electroliza ureei.

• Ce s-a întâmplat după ce oamenii de știință au declanșat mini-cutremure în laborator
• Ar putea ficatul să dețină cheia unor tratamente mai bune pentru cancer?

Ureea este un îngrășământ agricol comun bogat în azot și un produs secundar al metabolismului uman, care prezintă probleme de mediu atunci când este prezent în cantități excesive în apă. Deversările agricole și descărcările de apă reziduală bogate în uree contribuie la înflorirea nocivă a algelor și la apariția zonelor moarte hipoxice, afectând negativ mediul acvatic și sănătatea umană, scrie Interesting Engineering.

Cum poate noua descoperire să producă combustibil din apa poluată?

Cu toate acestea, proprietățile unice ale ureei, cum ar fi natura sa netoxică, solubilitatea ridicată în apă și conținutul semnificativ de hidrogen, o fac un candidat potențial pentru stocarea și producerea de hidrogen.

Partea slabă a utilizării ureei pentru producția de hidrogen a constat în lipsa electrocatalizatorilor cu cost redus și eficienți care să oxideze selectiv ureea în loc de apă. Teng și echipa sa de la WPI au abordat această provocare prin crearea de electrocatalizatori compuși din atomi de nichel și cobalt care interacționează sinergic, cu structuri electronice unice.

Cercetarea echipei s-a concentrat pe oxizii și hidroxizii de nichel și cobalt omogeni, descoperind că ajustarea structurilor electronice unice cu specii dominante Ni2+ și Co3+ era crucială pentru îmbunătățirea activității electrochimice și a selectivității în oxidarea ureei.

„Această configurație electronică este un factor crucial pentru îmbunătățirea selectivității oxidării ureei, deoarece observăm că valența mai mare a nichelului, cum ar fi Ni3+, ajută la producerea unei reacții rapide cu o puternică ieșire de curent electric; totuși, o mare parte a curentului provenea din oxidarea neașteptată a apei”, a explicat Teng.

Un combustibil sustenabil

Simulările computaționale realizate de profesorul Aaron Deskins la WPI au susținut constatările experimentale, arătând că amestecul omogen al oxizilor și hidroxizilor de nichel și cobalt facilitează redistribuirea electronilor, optimizând catalizatorii pentru legarea cu moleculele de uree și apă.

Aplicațiile acestei descoperiri sunt vaste. Ureea este un îngrășământ azotat major și un aditiv pentru hrana animalelor produs comercial de decenii, aproximativ 180 de milioane de tone fiind produse doar în 2021. Concluziile echipei ar putea revoluționa modul în care este utilizată ureea, nu doar producând eficient combustibil din apa poluată, ci și contribuind la sustenabilitatea pe termen lung a sistemelor ecologice.

Studiul deschide noi posibilități pentru conexiunea apă-energie, oferind o abordare prietenoasă cu mediul pentru tratarea apei și producția de hidrogen. Lucrarea a fost publicată în Journal of Physical Chemistry Letters.

Vă recomandăm să citiți și:

Un start-up japonez vrea să vaporizeze gunoaiele de pe orbita Pământului cu lasere de la sol

Oamenii de știință au dezvoltat un oțel revoluționar care „nu poate fi explicat”

NASA și Lockheed Martin au dezvăluit un avion supersonic silențios fără precedent

Primul semiconductor cu grafen din lume ar putea alimenta viitoarele computere cuantice