El proceso opera en condiciones neutrales y suaves, lo que lo hace más seguro que las condiciones alcalinas tradicionales. Además, utiliza aire normal en lugar de oxígeno puro, facilitando su implementación a escala industrial.
- Problema actual: Producción de peróxido de hidrógeno altamente contaminante y costosa.
- Nueva solución: Catalizador de carbono mesoporoso dopado con boro.
- Ventajas: Uso de oxígeno del aire, menor impacto ambiental, mayor eficiencia.
- Resultados: Producción eficiente en electrólitos neutros con rendimiento del 80%.
- Potencial: Alternativa sostenible para la industria química y médica.
Un avance en la producción ecológica de peróxido de hidrógeno
El peróxido de hidrógeno es un compuesto esencial en la industria química, médica y de semiconductores. Actualmente, su producción se basa en el proceso de antraquinona, que consume mucha energía, usa catalizadores costosos de paladio y genera contaminantes.
Para mitigar estos problemas, la atención se ha centrado en la reducción electroquímica del oxígeno con catalizadores de carbono más baratos. Sin embargo, este método ha sido limitado por la necesidad de oxígeno de alta pureza y la inestabilidad en electrolitos básicos.
Desarrollo de un catalizador eficiente y sostenible
Un equipo de investigadores del Korea Institute of Science and Technology (KIST) ha desarrollado un catalizador de carbono mesoporoso dopado con boro, capaz de producir peróxido de hidrógeno en ambientes con concentraciones bajas de oxígeno y en electrolitos neutros.
Para sintetizar este catalizador, los científicos utilizaron dioxidode carbono (CO₂), borohidruro de sodio (NaBH₄) y carbonato de calcio (CaCO₃). La eliminación selectiva del carbonato de calcio dejó una estructura porosa con mesoporos de aproximadamente 20 nanómetros (nm), lo que facilita una mejor transferencia de oxígeno y mejora la actividad catalítica.
Resultados destacados
- Alta eficiencia: Lograron una eficiencia superior al 80% en la producción de peróxido de hidrógeno, incluso con aire ambiental (20% de oxígeno).
- Condiciones industriales: Operación en electrolitos neutros y a una densidad de corriente de 200 mA/cm².
- Aplicación comercial: Producción de soluciones con 3,6% de concentración, superiores al peróxido de uso médico (3%).
Potencial para un mundo más sostenible
Este avance representa una solución más ecológica y económica para la producción de peróxido de hidrógeno, reduciendo el impacto ambiental y la dependencia de materiales costosos. La capacidad de operar con aire ambiental y en electrolitos neutros facilita su aplicación a gran escala sin generar residuos peligrosos. Este tipo de tecnologías podría transformar la industria química y acelerar la transición hacia procesos más sostenibles en diversas aplicaciones industriales y médicas.
Vía www.eurekalert.org
Más información: Mesoporous Boron-Doped Carbon with Curved B4C Active Sites for Highly Efficient H2O2 Electrosynthesis in Neutral Media and Air-Supplied Environments
