Avance en purificación de aire mediante un catalizador a temperatura ambiente

158

Transforma amoníaco en sustancias inocuas empleando nanopartículas de oro sobre una red de óxido de niobio

Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han mostrado que un novedoso catalizador, hecho con nanopartículas de oro soportadas sobre una red de Óxido metálico, presenta novedades sobre impurezas de amoníaco en el aire; con excelente selectividad de conversión en nitrógeno gaseoso. Más importante, es efectivo a temperatura ambiente, haciéndose ajustable a sistemas de purificación diaria de aire. El equipo identificó con éxito el mecanismo tras este comportamiento, pavimentando el camino hacia el diseño de otros materiales catalíticos novedosos.

El característico y penetrante olor del amoníaco es familiar para muchos. Es un compuesto común dentro de la industria química, principalmente empleado en fertilizantes como también en desinfectantes, ambos con fines clínicos o en viviendas. Es altamente tóxico a elevadas concentraciones; la Administración de Peligros y Seguridad en el Trabajo de los Estados Unidos ha restringido como valor umbral de 50 partes por millón como media en aire respirado cada ocho horas de trabajo diarias y cuarenta horas de trabajo semanales. Dado el amplio uso industrial y presencia en la naturaleza, es necesario que existan medidas efectivas para eliminar el amoníaco indeseado de la atmósfera en nuestro ambiente de trabajo y vida.

Los catalizadores, como los presentes en los conversores catalíticos de los coches, pueden ayudar a solucionar este problema. Frente a los filtros que simplemente atrapan sustancias dañínas, los filtros catalíticos pueden ayudar a degradar el amoníaco en sustancias inocuas como nitrógeno gaseoso y agua. No solo es más seguro, previniendo el aumento de compuestos químico tóxicos, si no que hace innecesaria su sustitución regulada. Además, los catalizadores comunes existentes para amoníaco solo actuan con temperaturas superiores a 200 ºC, haciendo que sean ineficientes y no aplicables en situación de vivienda.

Actualmente, un equipo liderado por el Profesor de proyectos Toru Murayama de la Universidad Metropolitana de Tokio ha diseñado un filtro catalítico que puede funcionar a temperatura ambiente. Consiste en nanopartículas de oro fijas en el interior de una red de óxido de niobio, el novedoso filtro diseñado es altamente selectivo para la transformación de amoníaco, con aproximadamente una total conversión a nitrógeno gaseoso y agua, sin subproductos de óxidos nitrogenados. Esto se conoce como oxidación catalítica selectiva. Han colaborado con trabajadores industriales de NBC Meshtec Inc. para producir un prototipo funcional; el filtro se ha aplicado para reducir gases contaminados con amoníaco hasta niveles indetectables.

Significativamente, el equipo descubrió con éxito el mecanismo por el cual actua el material. También mostraron que las nanopartículas de oro juegan un papel importante, un aumento de carga conduce a una actividad catalítica aumentada; también encontraron que la elección de la red metálica era extremadamente importante, demostrando experimentalmente que los sitios químicos, conocidos como sitios ácidos de Brønsted, sobre la parte central del óxido de niobio, extienden el creciente rango de aplicaciones.

Este trabajo se subencionó en gran medida por la Plataforma para Tecnología e Industria del Gobierno Metropolitano de Tokio.

Puede consultar la publicación completa en el siguiente enlace:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b04272