En su investigación sobre la ingeniería de los tejidos óseos, la Dra. Marta Cerruti ha trabajado durante años con el grafeno, una única lámina de átomos de carbono con propiedades increíbles: conductividad eléctrica y capacidad para soportar un peso enorme.
Ahora, su búsqueda para mejorar sus cualidades ha abierto la puerta a una posible solución a uno de los retos de la producción de hidrógeno a partir del agua de mar.
Cerruti, profesora de ingeniería de materiales de la Universidad McGill de Canadá, explicó que, aunque el grafeno es estructuralmente sólido, «una hoja de átomos no es algo con lo que se pueda trabajar fácilmente». De hecho, apilar las hojas da como resultado, básicamente, mina de lápiz.
Buscando una forma de fabricar una estructura fácil de manejar, el estudiante de doctorado de Cerruti, Yiwen Chen, combinó grafeno con oxígeno en una suspensión con agua para crear óxido de grafeno reducido (GO), un andamio poroso, tridimensional y conductor de la electricidad.
Cerruti sugirió otra modificación, con copos de GO apilados en las paredes de los poros, «lo que nos permitió explotar otra interesante propiedad del GO: crea una membrana que permite el paso del agua pero no de otras moléculas».
Cuando pidió a su equipo sugerencias sobre la mejor manera de probar el nuevo andamio, Gabriele Capilli, becario posdoctoral de su laboratorio, sugirió la electrólisis del agua de mar, un proceso similar a otros en los que trabajó mientras hacía su doctorado. Los hallazgos del equipo se hanpublicadorecientemente en la revista ACS Nano.
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La investigación
En la electrólisis convencional, los iones de cloruro del agua de mar penetran en el electrodo e interactúan con el catalizador, creando iones de hipoclorito, un subproducto no deseado que envenena el catalizador, explicó Cerruti.
Mediante el uso de imágenes de contraste de fase de rayos X en la Fuente de Luz de la Universidad de Saskatchewan, Chen confirmó que el andamio de GO tenía la estructura adecuada, con poros de GO cerrados que encerraban nanopartículas de óxido de cobalto como catalizador. «Vimos lo que queríamos ver».
Las pruebas electroquímicas realizadas en el laboratorio del colaborador Thomas Szkopek (ingeniería eléctrica, McGill) confirmaron que el andamio funcionaba como se esperaba para bloquear los iones no deseados.
«La gente ha probado varias cosas para mantener el cloruro fuera, pero a nadie se le ocurrió la idea de que al usar GO, el propio electrodo, toda su arquitectura, podría impedir la oxidación del cloruro que produce hipocloritos».
El próximo reto, dijo Cerruti, será ampliar la escala para producir en masa la membrana de GO, pero cuando esto se resuelva, «habrá muchas posibilidades. Podría utilizarse para otras reacciones en las que no se quiera la interferencia de ciertas moléculas. Todo dependerá de la imaginación».
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Redacción | Antonio Vilela
