Mezclar microbios con nanomateriales de carbono podría ayudar en la transición a las energías renovables. La investigación de KAUST muestra que los microbios y los nanos materiales se pueden usar juntos para formar un material biohíbrido que funciona bien como un electro catalizador.
El núcleo de muchas tecnologías de energía limpia es un proceso llamado reacción de evolución de oxígeno (REA). En el caso de la producción de combustible solar, por ejemplo, el REA permite el uso de electricidad solar para dividir las moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno, produciendo hidrógeno limpio que puede usarse como combustible.
Actualmente, los metales raros y caros se utilizan como electrocatalizadores REA. Pero los materiales biohíbridos a base de grafeno podrían ser una alternativa económica y ecológica, han demostrado Pascal Saikaly y su equipo.
El grafeno, una lámina de carbono que tiene una sola capa de átomos de espesor, y el óxido de grafeno son altamente conductores, mecánicamente robustos y ampliamente disponibles. Sin embargo, solo se convierten en catalizadores activos una vez que se han dopado con otros elementos, como azufre, hierro, nitrógeno o cobre.
“Por lo general, los catalizadores de REA a base de grafeno se desarrollan mediante métodos químicos, los cuales requieren condiciones de reacción rigurosas, como altas temperaturas y abundantes productos químicos tóxicos”, explica Shafeer Kalathil, ex postdoc de Saikaly.
Una alternativa más ecológica es utilizar microbios para decorar la superficie del óxido de grafeno reducido. “Utilizamos la bacteria eléctrica Geobacter sulfurreducens, porque no es patógena, más bien, es rica en proteínas que contienen hierro y abunda en la naturaleza”, explica Kalathil.
Cuando el equipo mezcló la bacteria y el óxido de grafeno en condiciones libres de oxígeno, se observó que las células bacterianas se adhieren a la superficie, produciendo proteínas ricas en hierro con el fin de interactuar bioquímicamente con el óxido de grafeno como parte de su metabolismo natural. Como resultado, el óxido de grafeno reducido termina decorado con hierro, cobre y azufre; convirtiéndose así en un electrocatalizador REA altamente eficiente.
“Los elementos aportados por la bacteria transformaron el grafeno catalíticamente inerte en uno altamente electrocatalítico”, dice Kalathil. “La actividad REA del material biohíbrido superó a los costosos catalizadores REA basados en metales de referencia“, agrega. La ventaja es el método ecológico que el equipo utilizó para hacerlo.
Saikaly y su equipo, ahora están trabajando en la producción y comercialización a gran escala de este catalizador biohíbrido, así como desarrollando otros para obtener variadas reacciones electrocatalíticas importantes, como lo es la evolución de hidrógeno y la reducción de dióxido de carbono. Esto podría ser útil en la producción de combustibles libres de carbono y otras aplicaciones de energía verde que funcionan con energía solar.
Noticia de: Physorg / Traducción libre del inglés por WorldEnergyTrade.com
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