Estudio comparativo del uso de diferentes agentes de sacrificio para la produccin̤ de hidrg̤eno mediante fotocatl̀isis heterogňea utilizando el mineral arena negra como semiconductor - Lp̤ez Vs̀quez Andrš Felipe; Cabezas Silva Jorge Eduardo; Universidad Libre, Bogot̀
El mineral arena negra es una mezcla de x̤idos de hierro (FeO, Fe2O3, Fe3O4), TiO2 y SiO2 dispuestos en una estructura natural, que podra̕ ser utilizado como semiconductor. En este trabajo se evalu ̤ el efecto del agente de sacrificio para la generacin̤ fotocatalt̕ica de hidrg̤eno utilizando este material como catalizador. Para tal fin se evalu ̤ el efecto de variables del proceso tales como tipo de agente de sacrificio (EDTA, Na2SO3 y metanol) normalmente utilizados como donadores de electrones en la reaccin̤ fotocatalt̕ica de produccin̤ de hidrg̤eno, pH inicial de la suspensin̤ (3.0, 7.0 y 9.0) y la concentracin̤ del sustrato. Estas variaron entre 1.0, 25.0 y 50.0 mM (EDTA, Na2SO3) y 10.0, 30.0 y 50.0% (v/v) para metanol. Bajo las condiciones de reaccin̤ evaluadas, los niveles de mx̀ima produccin̤ de hidrg̤eno fueron Na2SO3> EDTA> CH3OH, respectivamente, y la mx̀ima produccin̤ de hidrg̤eno se obtuvo con 25.0 mM Na2SO3 en medio c̀ido (pH 7.0). La degradacin̤ de EDTA y simultǹea produccin̤ de hidrg̤eno mediante reaccin̤ fotocatalt̕ica se vieron favorecidos a pH 3.0 y una concentracin̤ 1.0 mM.1. Introduccin̤Debido a la demanda energťica mundial, la industria se ha visto obligada a incrementar la produccin̤ de crudo, carbn̤ o gas natural o, como en los l͠timos tiempos, a explorar otras fuentes energťicas que contribuyan a suplir esta demanda. Una de estas opciones ha sido la utilizacin̤ de energa̕s alternativas, las cuales han mostrado ventajas desde el punto de vista ambiental y econm̤ico debido a la reduccin̤ de emisiones gaseosas contaminantes (CO2) y a la posibilidad de emplear recursos renovables para su obtencin̤ [1, 2, 3]. Entre estas, la produccin̤ de hidrg̤eno es una alternativa energťica debido a su elevado poder calorf̕ico y combustin̤ limpia [4] Durante las l͠timas dčadas ha crecido el interš por convertir la energa̕ solar en energa̕ qum̕ica [5], por ejemplo, mediante procesos fotoqum̕icos que a travš de reacciones fotocatalt̕icas son capaces de producir hidrg̤eno por efecto de la sensibilizacin̤ de un semiconductor con luz, cuya funcin̤ es la generacin̤ de radicales libres responsables de la oxidacin̤/reduccin̤ [6]. La principal desventaja ha sido la baja actividad de los semiconductores activados bajo radiacin̤ visible para disociar el agua, y que los catalizadores sintetizados que han mostrado mejor desempeǫ son activados con longitudes de onda del espectro UV [2]. Adems̀, los niveles de produccin̤ de hidrg̤eno mediante esta tčnica an͠ no son atractivos para la industria.Con el fin de incrementar la eficiencia del proceso fotocatalt̕ico, se han utilizado agentes de sacrificio para evitar la recombinacin̤ del par electrn̤/ hueco responsable de la generacin̤ de radicales que disocian la molčula de agua. Esta alternativa implica la degradacin̤ del agente de sacrificio debido a las reacciones de oxidacin̤/reduccin̤ promovidas por los radicales [7], y algunos de estos, tales como EDTA y metanol, estǹ presentes en aguas residuales domšticas e industriales [2, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 4].Aunque tradicionalmente se ha utilizado el TiO2 como semiconductor en procesos fotocatalt̕icos, minerales tales como ilmenita y esfarelita han sido utilizados como semiconductores para la degradacin̤ fotocatalt̕ica de compuestos organoclorados [12], debido a que la disposicin̤ de diferentes compuestos en este tipo de agregados minerales los convierte en una especie de catalizadores dopados de manera natural que podra̕n ser utilizados en diferentes procesos de oxidacin̤/reduccin̤.