Un nuovo metodo di sintesi del catalizzatore, in grado di generare idrogeno dai lieviti, i principali microrganismi coinvolti nella fermentazione dell'alcol e del pane, è stato sviluppato. Il nuovo sistema può decomporre efficacemente l'acqua in ossigeno e idrogeno, utilizzando sostanze presenti nella biomassa di lievito di scarto. Oltretutto, questo metodo è poco costoso, ha un alto rendimento, e quindi si prevede di ridurre il costo di produzione dell'idrogeno dalla decomposizione dell'acqua.

Un gruppo di ricerca, guidato dal distinto professore Kwang S. Kim (scienziato nazionale d'onore della Corea) presso la Scuola di scienze naturali dell'UNIST, ha sviluppato con successo un nuovo metodo di sintesi del catalizzatore in grado di decomporre in modo efficiente l'acqua in ossigeno e idrogeno utilizzando biomassa di lievito di scarto. Oltretutto, ricoprendo il supporto a base di lievito con materiali a base di rutenio (Ru) e ferro (Fe), hanno sviluppato un nuovo materiale catalizzatore che mostra prestazioni eccellenti sia nella generazione di idrogeno che di ossigeno.

L'idrogeno è la fonte di energia primaria più pulita sulla terra. Un modo per produrre idrogeno ecologico è tramite l'elettrolisi dell'acqua. Però, tale metodo necessitava di catalizzatori a base di metalli nobili, come platino (Pt) per HER e Iridium (Ir) per OER. Però, questi catalizzatori sono in genere rari, caro, e meno durevole.

Il team di ricerca si è concentrato sulla biomassa di lievito di scarto, come materiale catalizzatore che migliorerà sia la generazione di ossigeno che di idrogeno, sostituendo i catalizzatori di metalli nobili, come Pt ​​o Ir. Poiché il lievito è un organismo vivente, è ricco di sostanze, come il carbonio (C), fosforo (P), zolfo (S), e azoto (N) anche quando esaurito e scartato.

Tali materiali possono avere un aumento della conduttività elettrica, oltre a pratiche riunioni che possono contenere altri materiali per aiutare a fissare le particelle metalliche. Questa caratteristica ha il potenziale per essere un buon catalizzatore, infine.

Nello studio, il team di ricerca ha creato due catalizzatori che promuovono la generazione sia di idrogeno che di ossigeno, utilizzando lievito di scarto come supporto catalizzatore. Hanno riportato la produzione di idrogeno e ossigeno in idrossido di potassio 1 M utilizzando singoli atomi di rutenio (RuSA) insieme a nanoparticelle di Ru (RuNP) incorporate in MHC (RuSAs + RuNPs@MHC) come catodo e magnetite (Fe ₃ oh ₄ ) supportato su MHC (Fe ₃ oh ₄ @MHC) come anodo. Il catalizzatore RuSAs + RuNPs@MHC supera il catalizzatore commerciale al platino su carbonio all'avanguardia per la reazione di evoluzione dell'idrogeno in termini di potenziale eccessivo, densità di corrente di scambio, Pendenza e durata del Tafel. Per di più, rispetto ai catalizzatori adottati industrialmente (cioè ossido di iridio), il Fe ₃ oh ₄ Il catalizzatore @MHC mostra un'eccezionale attività di reazione all'evoluzione dell'ossigeno.

Il gruppo di ricerca ha osservato, "Per la scissione dell'acqua intera, richiede una tensione solare di 1,74 V per pilotare ~ 30 mA, insieme a una notevole stabilità a lungo termine in presenza (12 h) e assenza (58 h) di esposizione alla luce solare esterna, come una strategia promettente verso uno sviluppo energetico sostenibile."

"I materiali derivati ​​dalla biomassa del lievito possono aiutare a sviluppare efficienti, catalizzatori ecologici ed economici per migliorare la sostenibilità della produzione di idrogeno, "dice il distinto professor Kim. "Rispetto al carbone e al petrolio, il lievito di scarto è ecologico, poco costoso, e biomassa prontamente disponibile, e i risultati dello studio suggeriscono una nuova applicazione della biomassa di lievito di scarto".

I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati in Sostenibilità della natura .