Το Πανεπιστήμιο του Όρεγκον έχει αναπτύξει έναν καταλύτη διπλής χρήσης που καθαρίζει το νερό που έχει μολυνθεί από ζιζανιοκτόνα όπως το glyphosate και παράγει αέριο υδρογόνο . Ο καταλύτης αποτελείται από ημιαγωγικά υλικά όπως το διοξείδιο του τιτανίου. Ο καταλύτης είναι ικανός να εκτελεί φωτοκατάλυση, η οποία απορροφά το φως για να διασπάσει οργανικούς ρύπους.
Ερευνητές στο Κολλέγιο Επιστημών του Πανεπιστημίου του Όρεγκον ανέπτυξαν έναν καταλύτη διπλής χρήσης που καθαρίζει το μολυσμένο με ζιζανιοκτόνα νερό και παράγει υδρογόνο.
Το έργο, στο οποίο συμμετείχαν ερευνητές από το OSU College of Engineering και την HP Inc., είναι σημαντικό επειδή η ρύπανση των υδάτων είναι μια σημαντική παγκόσμια πρόκληση και το υδρογόνο είναι ένα καθαρό, ανανεώσιμο καύσιμο.
Τα αποτελέσματα της μελέτης, η οποία διερεύνησε φωτοενεργούς καταλύτες, δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό ACS Catalysis.
Ο Κυριάκος Στυλιανού του OSU είπε, «Μπορούμε να συνδυάσουμε οξείδωση και αναγωγή σε μία διαδικασία για να έχουμε ένα αποτελεσματικό φωτοκαταλυτικό σύστημα. Η οξείδωση συμβαίνει μέσω μιας αντίδρασης φωτοαποικοδόμησης και η αναγωγή μέσω μιας αντίδρασης έκλυσης υδρογόνου».
Ο καταλύτης είναι μια ουσία που αυξάνει τον ρυθμό μιας χημικής αντίδρασης χωρίς να υφίσταται μόνιμες χημικές αλλαγές.
Οι φωτοκαταλύτες είναι υλικά που απορροφούν το φως για να φτάσουν σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας και μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτή την ενέργεια για να διασπάσουν οργανικούς ρύπους μέσω οξείδωσης. Μεταξύ των πολλών εφαρμογών των φωτοκαταλυτών είναι αυτοκαθαριζόμενες επιστρώσεις για τοίχους, δάπεδα, οροφές και έπιπλα που είναι ανθεκτικά σε λεκέδες και οσμές.
Ο Στυλιανού, επίκουρος καθηγητής Χημείας, ηγήθηκε της μελέτης, η οποία αφορούσε φωτοκαταλύτες διοξειδίου του τιτανίου που προέρχονται από μεταλλικό-οργανικό πλαίσιο ή MOF.
Αποτελούμενα από θετικά φορτισμένα ιόντα μετάλλων που περιβάλλονται από οργανικά μόρια συνδετήρων, τα MOF είναι κρυσταλλικά, πορώδη υλικά με συντονίσιμες δομικές ιδιότητες και πόρους μεγέθους νανομέτρων. Μπορούν να σχεδιαστούν με μια ποικιλία στοιχείων που καθορίζουν τις ιδιότητες του MOF.
Με τη φρύξη των MOF – υψηλή θέρμανση χωρίς τήξη – μπορούν να δημιουργηθούν ημιαγωγικά υλικά όπως το διοξείδιο του τιτανίου. Το διοξείδιο του τιτανίου είναι ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος φωτοκαταλύτης και βρίσκεται στα ορυκτά ανατάση, ρουτίλιο και βρουκίτη.
Ο Στυλιανού και οι συνεργάτες του, συμπεριλαμβανομένης της Líney Árnadóttir του OSU College of Engineering και του William Stickle της HP, ανακάλυψαν ότι η ανατάση με πρόσμειξη αζώτου σε θείο είναι ο καλύτερος φωτοκαταλύτης «δύο πουλιά με μια πέτρα» για την ταυτόχρονη παραγωγή υδρογόνου και την αποικοδόμηση ενός γλυφώδους. χρησιμοποιημένο ζιζανιοκτόνο.
Το glyphosate, γνωστό και ως N-phosphonomethylglycine ή PMG, ψεκάζεται ευρέως σε γεωργικά χωράφια τα τελευταία 50 χρόνια, από τότε που εμφανίστηκε για πρώτη φορά στην αγορά με την εμπορική ονομασία Roundup όπου έχει επανειλημμένα δεχθεί πυρά ως καρκινογόνο.
Στυλιανού σημείωσε: «Μόνο ένα μικρό ποσοστό της συνολικής ποσότητας PMG που εφαρμόζεται απορροφάται από τις καλλιέργειες, με το υπόλοιπο να φτάνει στο περιβάλλον». «Αυτό προκαλεί ανησυχίες για την έκπλυση PMG στο έδαφος και τα υπόγεια ύδατα, όπως θα έπρεπε: το μολυσμένο νερό μπορεί να είναι επιζήμιο για την υγεία κάθε ζωντανού οργανισμού στον πλανήτη. Και τα ζιζανιοκτόνα που διοχετεύονται στις υδάτινες οδούς είναι η κύρια αιτία της ρύπανσης των υδάτων».
Από τις διάφορες ενώσεις στις οποίες βρίσκεται το υδρογόνο, το νερό είναι η πιο κοινή και η παραγωγή υδρογόνου με διάσπαση του νερού μέσω φωτοκατάλυσης είναι πιο καθαρή και πιο βιώσιμη από τη συμβατική μέθοδο παραγωγής υδρογόνου – από φυσικό αέριο μέσω μιας διαδικασίας παραγωγής διοξειδίου του άνθρακα, γνωστή ως αναμόρφωση μεθανίου ατμού .
Το υδρογόνο έχει πολλούς επιστημονικούς και βιομηχανικούς σκοπούς πέρα από την ενέργεια. Χρησιμοποιείται σε κυψέλες καυσίμου για αυτοκίνητα, στην παραγωγή πολλών χημικών ουσιών συμπεριλαμβανομένης της αμμωνίας, στη διύλιση μετάλλων και στην παραγωγή πλαστικών.
«Το νερό είναι μια πλούσια πηγή υδρογόνου και η φωτοκατάλυση είναι ένας τρόπος για να αξιοποιηθεί η άφθονη ηλιακή ενέργεια της Γης για παραγωγή υδρογόνου και περιβαλλοντική αποκατάσταση», είπε ο Στυλιανού. «Δείχνουμε ότι μέσω της φωτοκατάλυσης είναι δυνατή η παραγωγή ενός ανανεώσιμου καυσίμου ενώ απομακρύνονται οι οργανικοί ρύποι ή μετατρέπονται σε χρήσιμα προϊόντα».
Είναι αρκετά ασυνήθιστο να βλέπεις έναν καταλύτη να λειτουργεί σε διπλή λειτουργία, προσφέροντας δύο πλεονεκτήματα. Η «αποδόμηση» προσφέρεται ως αποτέλεσμα των PMG, με τον σχηματισμό γλυκίνης, μυρμηκικού οξέος και φωσφορικού οξέος ως κύρια προϊόντα αποικοδόμησης, τα οποία στη συνέχεια θα πρέπει να διαχωριστούν από το νερό, αν και λιγότερο τοξικά από το αρχικό προϊόν. Η δράση παραγωγής υδρογόνου δεν είναι ξεκάθαρη σε σχέση με το οξυγόνο του νερού. Το δελτίο τύπου δεν διευκρινίζει επίσης τι συμβαίνει με το οξυγόνο που προέρχεται από τη διάσπαση του νερού: η λήψη ενός μείγματος υδρογόνου και οξυγόνου από μόνη της δεν θα ήταν ιδιαίτερα χρήσιμη, καθώς και επικίνδυνη.
Επί του παρόντος, έχει αποδειχθεί μόνο ότι η διαδικασία λειτουργεί και λείπει ολόκληρη η φάση της μηχανικής και της εκβιομηχάνισης, όπως να μετατραπεί μια διαδικασία που λειτουργεί σε πειραματικό επίπεδο σε μια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε χρήσιμη κλίμακα για την ανθρώπινη δραστηριότητα. Ωστόσο, είναι μια πρόοδος στον τομέα των καταλυτών που έχει ως κύριο πλεονέκτημα τον καθαρισμό του νερού από ζιζανιοκτόνα και ως δευτερεύον πλεονέκτημα την παραγωγή υδρογόνου από το νερό.
Χάρη στο κανάλι μας στο Telegram, μπορείτε να ενημερώνεστε για τη δημοσίευση νέων άρθρων από τα Οικονομικά Σενάρια.
Το άρθρο του Πανεπιστημίου των ΗΠΑ ανακαλύπτει καταλύτη που καθαρίζει το νερό από ζιζανιοκτόνα και παράγει υδρογόνο προέρχεται από Οικονομικά Σενάρια .
Αυτή είναι μια αυτόματη μετάφραση μιας ανάρτησης που δημοσιεύτηκε στο Scenari Economici στη διεύθυνση URL https://scenarieconomici.it/universita-usa-scopre-catalizzatore-che-depura-lacqua-dagli-erbicidi-e-produce-idrogeno/ στις Fri, 31 Mar 2023 20:00:54 +0000.