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Diego Daniel González Araiza, estudiante asociado del Instituto de Física, y asesorado por la investigadora Gabriela Díaz Guerrero, ganó el primer lugar en el concurso de carteles del XXVI International Materials Research Congress (IMRC), llevado a cabo en Cancún, Quintana Roo del 20 al 25 de agosto.

Como premio, el joven asistirá al Spring Meeting 2018 de la Material Research Society (MRS, por sus siglas en inglés), que se llevará a cabo del 2 al 6 de abril del 2018 en Phoenix, Arizona, en los Estados Unidos, y reunirá a profesionales para discutir sobre el futuro de la ciencia de los materiales y ofrecer una oportunidad para que investigadores, estudiantes y becarios postdoctorales de diferentes disciplinas intercambien información y establezcan vínculos para la cooperación académica.

El poster presentado en Cancún resume su trabajo que realizó acerca de catalizadores bi-metálicos de níquel (Ni) y cobre (Cu) para purificar el hidrógeno. “El cobre es benéfico para este tipo de reacciones de purificación -del hidrógeno- a temperaturas bajas, mientras que el níquel es idóneo a temperaturas altas”, mencionó Diego a Noticias IFUNAM.

Diego G. Araiza trabajó en el el Laboratorio de Reactividad Catalítica de Nanomateriales del Instituto de Física, cuyo responsable es Gabriela Díaz. Ahí, el estudiante caracterizó los materiales, es decir, los identificó a partir de sus propiedades físicas, químicas y estructurales, no sólo por métodos químicos sino también por técnicas físicas como la difracción de rayos X, la microscopía electrónica y la espectroscopía Raman, entre otras.

El objetivo de su trabajo fue estudiar las propiedades catalíticas de los materiales bi-metálicos, como níquel y cobre, y evaluar cómo cambian con el método de síntesis, es decir, cómo reaccionan a la combustión y generan cambios rápidamente.

“La idea de este laboratorio es modificar la materia a nivel nanométrico para aprovechar sus propiedades catalíticas y que estos materiales sean utilizados como catalizadores para la generación de energía limpia”, comentó el estudiante.

Investigación a favor del medio ambiente

La catálisis heterogénea, área en la que trabaja Diego, involucra materiales que ayudan a la transformación de sustancias tóxicas (como el monóxido de carbono) a otras menos perjudiciales para el medio ambiente, pero sin que los materiales formen parte de los productos, es decir, el catalizador no cambia su estructura, sino que sólo ayuda a que la reacción suceda más rápido.

El mejor ejemplo de catálisis heterogénea sucede en los carros, los cuales tienen convertidores catalíticos (motores que controlan y reducen gases contaminantes producidos por la combustión interna de un vehículo).

“El carro funciona con gasolina, la cual pasa por un proceso de combustión al combinarse con oxígeno, para después -idealmente- generar vapor de agua, dióxido de carbono (CO₂) y calor; este último es utilizado para inducir el movimiento en los pistones que finalmente hacen que se mueva el carro”, explicó.

La presencia de los catalizadores en los autos es muy importante porque si los hidrocarburos no pasan por el convertidor catalítico al momento de salir del escape, estos podrían generar daños a la salud al respirarlos. Además, el convertidor catalítico ayuda a transformar compuestos tóxicos en otros menos peligrosos como el vapor de agua.

Pero hay un problema con esto. De acuerdo con el estudiante, “la combustión en los automóviles no es totalmente eficiente… parte de los hidrocarburos (como la gasolina) no reaccionan por completo”, es decir, pueden producir monóxido de carbono, un gas altamente contaminante.

Energía renovable a partir del hidrógeno

El estudiante utiliza catalizadores en reacciones que involucran alcoholes como el etanol y metanol, para producir dos moléculas de hidrógeno (H₂), un proceso llamado reformado de alcoholes. Después de que el hidrógeno pasa por un proceso de purificación, puede introducirse a las celdas de combustible, las cuales generan corriente eléctrica al reaccionar el hidrógeno con el oxígeno.

De acuerdo con Diego G. Araiza, las celdas de combustible producen energía renovable a partir del hidrógeno, que a diferencia de la gasolina que produce CO₂, éste no contamina.

“Lo importante de la ciencia básica es que, aunque en algunos casos en cortos periodos de tiempo no se alcance a visualizar una aplicación directa, la generación de este conocimiento eventualmente podrá ser utilizada en beneficio de la sociedad”, añadió.

A principios de este año, el estudiante del IFUNAM recibió la medalla Juan Manuel Lozano Mejía (JMLM) por su tesis de maestría, un destacado trabajo sobre las propiedades catalíticas de nano-estructuras de óxido de cerio. La medalla es un reconocimiento otorgado al desempeño académido a los estudiantes asociados del Instituto de Física de la UNAM.