L'idrogeno è una fonte di energia non inquinante quando viene estratto dall'acqua utilizzando la luce solare invece dei combustibili fossili. Ma le attuali strategie per "dividere" o spezzare le molecole d'acqua con catalizzatori e luce richiedono l'introduzione di additivi chimici per accelerare il processo. Ora, ricercatori che riferiscono in ACS ES&T Engineering hanno sviluppato un catalizzatore che distrugge i farmaci e altri composti già presenti nelle acque reflue per generare carburante a idrogeno, sbarazzarsi di un contaminante mentre si produce qualcosa di utile.

Sfruttare l'energia del sole per dividere l'acqua per produrre combustibile a idrogeno è una risorsa rinnovabile promettente, ma è un processo lento anche quando vengono utilizzati catalizzatori per accelerarlo. In alcuni casi, vengono aggiunti alcoli o zuccheri per aumentare il tasso di produzione di idrogeno, ma queste sostanze chimiche vengono distrutte quando viene generato l'idrogeno, il che significa che l'approccio non è rinnovabile. In una strategia separata, i ricercatori hanno provato a utilizzare contaminanti nelle acque reflue per migliorare la generazione di carburante a idrogeno. Mentre i catalizzatori a base di titanio funzionavano sia per rimuovere i contaminanti che per generare idrogeno, le efficienze erano inferiori al previsto per entrambe le fasi a causa dei loro siti di reazione sovrapposti. Un modo per ridurre tali interferenze è creare catalizzatori fondendo insieme diversi metalli conduttivi, creando così luoghi separati per le reazioni. Così, Chuanhao Li e colleghi volevano combinare l'ossido di cobalto e il biossido di titanio per creare un catalizzatore a doppio funzionamento che abbattesse i farmaci comuni nelle acque reflue e allo stesso tempo convertisse efficacemente l'acqua in idrogeno per il carburante.

Per fare il catalizzatore, i ricercatori hanno rivestito i cristalli di biossido di titanio su scala nanometrica con un sottile strato di ossido di cobalto. I test iniziali hanno mostrato che questo materiale non produceva molto idrogeno, quindi come passo successivo, il team ha aggiunto a questo doppio catalizzatore l'1% in peso di nanoparticelle di platino, un catalizzatore efficiente ma costoso per la generazione di idrogeno. In presenza di luce solare simulata, il catalizzatore impregnato di platino ha degradato due antibiotici e ha prodotto notevoli quantità di idrogeno. Finalmente, il team ha testato il prodotto su acque reflue reali, acqua di un fiume in Cina e campioni di acqua deionizzata. Sotto la luce solare simulata, il catalizzatore ha stimolato la produzione di idrogeno in tutti e tre i campioni. La maggior quantità di idrogeno è stata ottenuta dal campione di acque reflue. I ricercatori affermano che il loro catalizzatore potrebbe essere un'opzione sostenibile per il trattamento delle acque reflue generando allo stesso tempo combustibile a idrogeno.