Un equipo de investigadores ha desarrollado un método portátil y más respetuoso con el medio ambiente para producir peróxido de hidrógeno. Podría permitir a los hospitales suministrar su propio desinfectante a demanda y a un costo menor.
El trabajo, una colaboración entre la Universidad de California en San Diego, la Universidad de Columbia, el Laboratorio Nacional Brookhaven, la Universidad de Calgary y la Universidad de California, Irvine, se detalla en un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza .
El peróxido de hidrógeno ha aparecido recientemente en los titulares cuando investigadores y centros médicos de todo el país han estado probando su viabilidad para descontaminar las máscaras N95 para hacer frente a la escasez en medio de la pandemia de COVID-19.
Si bien los resultados hasta ahora son prometedores, algunos investigadores temen que la vida útil deficiente del producto químico pueda hacer que tales esfuerzos de descontaminación sean costosos.
El principal problema es que el peróxido de hidrógeno no es estable; comienza a descomponerse en agua y oxígeno incluso antes de que se abra la botella. Se descompone aún más rápidamente una vez que se expone al aire o la luz.
"Tal vez solo tenga un par de meses para usarlo antes de que expire, por lo que tendría que pedir lotes con más frecuencia para mantener un suministro nuevo", dijo el profesor de nanoingeniería de UC San Diego, Zheng Chen ". Y como se descompone asírápidamente, enviarlo y almacenarlo se vuelve muy costoso "
Chen y sus colegas desarrollaron un método rápido, simple y económico para generar peróxido de hidrógeno en casa usando solo un pequeño matraz, aire, un electrolito listo para usar, un catalizador y electricidad.
"Nuestro objetivo es crear una configuración portátil que se pueda enchufar simplemente para que los hospitales, e incluso los hogares, tengan una forma de generar peróxido de hidrógeno a pedido", dijo Chen. "No es necesario enviarlo, no es necesario almacenarloy no hay prisa por usarlo antes de que caduque. Esto podría ahorrar hasta un 50 a 70% en costos "
Otra ventaja es que el método es menos tóxico que los procesos industriales.
El método se basa en una reacción química en la que una molécula de oxígeno se combina con dos electrones y dos protones en una solución ácida de electrolitos para producir peróxido de hidrógeno. Este tipo de reacción se conoce como la reacción de reducción de oxígeno de dos electrones, yes fácil de usar porque puede producir peróxido de hidrógeno diluido con la concentración deseada bajo demanda. "En el siguiente paso, desarrollaremos electrocatalizadores adecuados para otras soluciones de electrolitos para aumentar aún más el rango de sus aplicaciones", dijo el graduado de ingeniería química de UC San Diegoestudiante Qiaowan Chang.
La clave para que esta reacción ocurra es un catalizador especial que el equipo desarrolló. Está compuesto de nanotubos de carbono que se han oxidado parcialmente, lo que significa que los átomos de oxígeno se han unido a la superficie. Los átomos de oxígeno están unidos a pequeños grupos detres a cuatro átomos de paladio. Estos enlaces entre los grupos de paladio y los átomos de oxígeno son los que permiten que la reacción ocurra con una alta selectividad y actividad debido a su energía de unión óptima del intermediario clave durante la reacción.
El profesor de ingeniería química de la Universidad de Columbia, Jingguang Chen, dijo: "La coordinación entre el clúster de Pd modificado con oxígeno y los grupos funcionales que contienen oxígeno en los nanotubos de carbono es la clave para mejorar su rendimiento catalítico".
El equipo desarrolló originalmente este método para hacer que los procesos de reciclaje de baterías sean más ecológicos. El peróxido de hidrógeno es uno de los químicos utilizados para extraer y recuperar metales como cobre, níquel, cobalto y magnesio de las baterías de iones de litio usadas. Del mismo modo, también activade moléculas de hidrocarburos más eficientes, que es un paso crítico en muchos procesos químicos industriales.
"Habíamos estado trabajando en este proyecto durante aproximadamente un año y medio. Mientras estábamos terminando las cosas, la pandemia de COVID-19 golpeó", dijo Chen. Al ver informes de noticias sobre el uso de vapor de peróxido de hidrógeno para desinfectar las máscaras N95para su reutilización motivó al equipo a girar las direcciones.
"Vimos que había una necesidad más apremiante de esfuerzos para ayudar a los trabajadores de la salud que pueden no tener protección suficiente mientras atienden a pacientes que sufren el nuevo coronavirus", dijo.
El trabajo se encuentra en la etapa de prueba de concepto. En adelante, el equipo trabajará para optimizar y ampliar el método para su uso potencial en hospitales. Los estudios futuros incluyen la modificación del método para que pueda realizarse utilizando un electrolito neutrobásicamente una solución salina en lugar de una solución ácida, lo que sería mejor para aplicaciones domésticas y clínicas, dijo Chen. Parte de este trabajo continuo actualmente es respaldado por el Centro de Energía y Energía Sostenible de UC San Diego.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Liezel Labios. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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