El sulfuro de hidrógeno, tristemente célebre por su aroma a huevos podridos, es conocido por ser altamente venenoso y corrosivo, especialmente en aplicaciones de aguas residuales. Las plantas petroquímicas y otras industrias producen miles de toneladas de este gas cada año como subproducto de varios procesos que separan el azufre del petróleo, el gas natural, el carbón y otros productos.
Sin embargo, un grupo de ingenieros y científicos de la Rice University han ideado una nueva forma de que estas industrias petroquímicas conviertan este gas nocivo en gas hidrógeno de «alta demanda».
La ingeniera, física y química de Rice Naomi Halas y su equipo han creado un método que obtiene energía de la luz y emplea nanopartículas de oro para convertir el sulfuro de hidrógeno y el azufre en un solo paso.
En comparación, las refinerías de tecnología catalítica actuales funcionan mediante un método conocido como proceso Claus, que requiere múltiples pasos. Además, produce azufre pero no hidrógeno, el cual se convierte en agua.
«Las emisiones de sulfuro de hidrógeno pueden dar lugar a cuantiosas multas para la industria, pero la remediación es también muy costosa», dijo en un comunicado Halas, un pionero de la nanofotónica cuyo laboratorio ha pasado años desarrollando nanocatalizadores activados por la luz comercialmente viables.
«La expresión en inglés ‘game-changer’ se utiliza en exceso, y en este caso se aplica. La aplicación de la fotocatálisis plasmónica debería ser mucho menos costosa que la remediación tradicional, y tiene el potencial añadido de transformar una carga costosa en un bien cada vez más valioso.»
Según Halas, el proceso es económico; podría tener un bajo coste de implantación y una gran eficacia para limpiar el sulfuro de hidrógeno no industrial procedente de fuentes como los gases de alcantarilla y los desechos animales.
El equipo dotó la superficie de granos de polvo de dióxido de silicio con diminutas «islas» de oro, según el comunicado. Cada isla era una nanopartícula de oro que interactuaba con una longitud de onda de luz visible. Las reacciones crearon «portadores calientes», electrones de corta duración y alta energía que pueden impulsar la catálisis.
En una instalación de laboratorio, el equipo demostró que un banco de luces LED podía producir «fotocatálisis de portadores calientes» y convertir el H2S directamente en gas H2 y azufre.
«Dado que sólo requiere luz visible y no requiere calentamiento externo, el proceso debería ser relativamente sencillo de ampliar utilizando energía solar renovable o iluminación LED de estado sólido altamente eficiente», añade Halas.
