Hoy seguimos trabajando con una nueva entrada sobre este material tan interesante que está saliendo a la luz estos últimos días, y que estamos viendo con más frecuencia. Con este material, avanzamos un poco más en en este mundillo ya que nos permite la obtención de energía barta y el suministro de agua potable.
El dióxido de titanio es un material abundante, conocido y
profusamente utilizado en la industria. Sin ir más lejos, es el pigmento
más común que se añade a cualquier esmalte o pintura cuando queremos
obtener el color blanco, y está presente en casi todas las cremas de
protección solar. Presenta interesantes propiedades químicas, entre
ellas, que acelera ciertas reacciones químicas y que se enlaza
fácilmente con moléculas de agua. La novedad, desarrollada por el equipo
del profesor Darren Sun en la Universidad Tecnológica de Nanyang
(Singapur), consiste en insertar los cristales de dióxido de titanio en
nanofibras. A su vez, estas nanofibras son las que se procesan para
obtener membranas flexibles. Los responsables del equipo de
investigación esperan además que las aplicaciones de las membranas de
nanofibra con TiO2 sean una gran ayuda para afrontar dos de
los principales retos derivados de la superpoblación: la obtención de
energía barata y el suministro de agua potable.
Imagen
de microscopio electrónico de un grupo de nanofibras de dióxido de
titanio obtenidas por el Laboratorio Nacional de Argonne (EE.UU.). Cada
fibra es 10.000 veces más fina que un cabello humano.
El camino para llegar a esta conclusión no ha sido directo. En un
principio, el equipo del profesor Sun comenzó a utilizar dióxido de
titanio en membranas para resolver el problema del bioensuciamiento, en
el que el crecimiento de colonias bacterianas ocluye los poros de la
membrana, lo que provoca la obstrucción del flujo de agua a su través.
Durante esta investigación, se descubrió que el dióxido de titanio
actuaba como fotocatalizador. En presencia de luz solar, una fracción
del agua se descomponía en hidrógeno y oxígeno. Esta reacción también
puede darse con platino como catalizador, pero el platino tiene un
precio muy superior, y el rendimiento del TiO2 (1,53 ml de H2
por hora y litro de agua de desecho) parece ser tres veces superior.
Según el profesor Sun, producir hidrógeno como subproducto de la
desalinización del agua permite reducir su coste energético a
prácticamente cero. Cualquier excedente podría además ser utilizado en
células de combustible o quemado en centrales de ciclo combinado para
obtener electricidad.
La naturaleza hidrofílica del dióxido de titanio tiene otra
importante ventaja al incorporarse en membranas: el agua penetra en
ellas con facilidad, a la vez que otros contaminantes, principalmente
los de la sal, se ven repelidos. En estos momentos se trabaja en el
desarrollo de una membrana de elevado flujo por ósmosis directa basada
en este nuevo material.
Las propiedades antimicrobianas del TiO2 también permiten anticipar su uso como vendaje antibacteriano para evitar infecciones en heridas abiertas.
El equipo de la Universidad Tecnológica de Nanyang también ha
desarrollado un dióxido de titanio policristalino de color negro que
permite fabricar celdas solares flexibles para la generación de
electricidad. El dióxido negro tiene otra aplicación interesante en
baterías de litio, puesto que, cuando nanopartículas de este material
modificadas con carbono se usan como ánodo, la capacidad de la batería
se duplica, lo que proporciona a las baterías una duración mucho mayor
antes de descargarse completamente. Este resultado mereció la portada de
uno de los números de la revista Journal of Materials Chemistry del año pasado.
El profesor Sun y su equipo no piensan desaprovechar la posible
rentabilidad de un material tan prometedor. A la vez que profundizan en
el desarrollo del material, están inmersos en la creación de una nueva
empresa que comercialice el producto.
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