Hacia una valorización electroquímica energéticamente eficiente de los residuos de nitrato y sulfuro

Área de la Ciencia:

• La electroquímica es electroquímica.
• La catálisis es la catálisis.
• Ciencias ambientales Ciencias ambientales.

Sus antecedentes:

• La disminución de los costos de la electricidad renovable impulsa el interés en la valorización sostenible de los residuos.
• Los métodos electrocatalíticos ofrecen rutas prometedoras para convertir las moléculas de desechos en productos químicos valiosos.
• La remediación simultánea de contaminantes y la producción química son objetivos clave de sostenibilidad.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia energéticamente eficiente que combine la reducción de nitratos (NO3R) con la reacción de oxidación de sulfuro (SOR) para el tratamiento de residuos y la producción química.
• Para utilizar un compuesto de doble catalizador para mejorar la producción de amoníaco y tiosulfato.
• Para demostrar la síntesis de tiosulfato de amonio, una materia prima para fertilizantes, a partir de flujos de desechos.

Principales métodos:

• Co-anclaje de poliftalocianina de cobalto (CoPc) y poliftalocianina de cobre (CuPc) en nanotubos de carbono para crear un compuesto de doble catalizador.
• Empleando un sistema electroquímico emparejado NO3R-SOR.
• Análisis cinético para comprender los mecanismos de reacción y las interacciones en el sitio activo.
• Análisis tecnoeconómico para evaluar la viabilidad económica.

Principales resultados:

• Se logró una mayor producción de amoníaco catódico (NH3) junto con una eficiente formación de tiosulfato anódico.
• Con éxito sintetizó tiosulfato de amonio mediante la mezcla de catolito y anolito.
• Se identificó un mecanismo de reducción de nitratos que implica un relé de *NO2 entre los sitios de Cu y Co.
• Demostró una reducción del 64% en el consumo de energía en comparación con los sistemas convencionales de NO3R basados en OER a 200 mA cm-2.

Conclusiones:

• El sistema integrado NO3R MojaveSOR ofrece un enfoque sostenible y energéticamente eficiente para el tratamiento de residuos acoplado y la producción química.
• La estrategia de doble catalizador reduce significativamente los requerimientos de energía y aumenta el valor del producto.
• Este método proporciona una vía viable para producir valiosas materias primas de fertilizantes a partir de materiales de desecho.