Il team guidato dagli ingegneri di UC Riverside ha sviluppato un catalizzatore per rimuovere una sostanza chimica pericolosa dall'acqua sulla Terra che potrebbe anche rendere il suolo marziano più sicuro per l'agricoltura e aiutare a produrre ossigeno per gli esploratori umani di Marte.

perclorato, uno ione negativo costituito da un atomo di cloro legato a quattro atomi di ossigeno, si trova naturalmente in alcuni terreni della Terra, ed è particolarmente abbondante nel suolo marziano. Come un potente ossidante, il perclorato è anche prodotto e utilizzato nel combustibile solido per missili, fuochi d'artificio, munizioni, iniziatori airbag per veicoli, fiammiferi e segnali luminosi. È un sottoprodotto in alcuni disinfettanti ed erbicidi.

A causa della sua ubiquità sia nel suolo che nei beni industriali, il perclorato è un comune contaminante dell'acqua che causa alcuni disturbi della tiroide. Il perclorato si bioaccumula nei tessuti vegetali e una grande quantità di perclorato presente nel suolo marziano potrebbe rendere il cibo coltivato lì non sicuro da mangiare, limitare il potenziale di insediamenti umani su Marte. Anche il perclorato nella polvere marziana potrebbe essere pericoloso per gli esploratori. Gli attuali metodi per rimuovere il perclorato dall'acqua richiedono condizioni difficili o un processo enzimatico multifase per abbassare lo stato di ossidazione dell'elemento cloro nell'innocuo ione cloruro.

Dottorando Changxu Ren e Jinyong Liu, un assistente professore di ingegneria chimica e ambientale presso il Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering di UC Riverside, ha preso ispirazione dalla natura per ridurre il perclorato nell'acqua a pressione e temperatura ambiente in un semplice passaggio.

Ren e Liu hanno notato che i microbi anaerobici usano il molibdeno nei loro enzimi per ridurre il perclorato e raccogliere energia in ambienti affamati di ossigeno.

"Gli sforzi precedenti nella costruzione di un catalizzatore chimico di molibdeno per la riduzione del perclorato non hanno avuto successo, Liu ha detto. "Molti altri catalizzatori metallici richiedono condizioni difficili o non sono compatibili con l'acqua".

I ricercatori hanno cercato di emulare il complicato processo di riduzione del perclorato microbico con un approccio semplificato. Hanno scoperto semplicemente mescolando un comune fertilizzante chiamato molibdato di sodio, un comune ligando organico chiamato bipiridina per legare il molibdeno, e un comune catalizzatore di attivazione dell'idrogeno chiamato palladio su carbonio, hanno prodotto un potente catalizzatore che ha demolito in modo rapido ed efficiente il perclorato in acqua utilizzando gas idrogeno a temperatura ambiente senza combustione.

"Questo catalizzatore è molto più attivo di qualsiasi altro catalizzatore chimico riportato fino ad oggi e riduce più del 99,99% del perclorato in cloruro indipendentemente dalla concentrazione iniziale di perclorato, " disse Ren.

Il nuovo catalizzatore riduce il perclorato in un ampio intervallo di concentrazione, da meno di 1 milligrammo per litro a 10 grammi per litro. Questo lo rende adatto per l'uso in vari scenari, compreso il risanamento delle acque sotterranee contaminate, trattamento delle acque reflue fortemente contaminate dalla produzione di esplosivi, e rendere abitabile Marte.

"Un comodo sistema di riduzione catalitica può aiutare a raccogliere il gas ossigeno dal perclorato lavato dal suolo marziano quando il catalizzatore è accoppiato con altri processi, " ha detto Liù.

La carta, "Un catalizzatore di molibdeno bioispirato per la riduzione del perclorato acquoso, " è stato pubblicato nel Giornale della Società Chimica Americana .