Gracias a los avances en nanotecnología, se ha logrado modificar el color del óxido de titanio, transformándolo de su tradicional blanco a un innovador negro. Esta metamorfosis abre la puerta a un abanico de aplicaciones medioambientales prometedoras, especialmente aquellas que aprovechan la energía de la luz solar.
La investigadora Elena Serrano, del Laboratorio de Nanotecnología Molecular (NANOMOL) de la Universidad de Alicante, ha liderado un proyecto centrado en la producción de titanias activas. El equipo ha conseguido alterar el color del óxido de titanio de blanco a negro, optimizando así su potencial para aplicaciones medioambientales que dependen de la luz solar.
Los materiales resultantes presentan una versatilidad notable en sus campos de aplicación. Entre ellos se incluye la degradación de contaminantes orgánicos presentes en suelos y aguas, así como la eliminación de contaminantes atmosféricos, como los óxidos de nitrógeno, en el contexto de los asfaltos.
Del Blanco Tradicional al Negro Funcional
El dióxido de titanio, comúnmente conocido como titania y de color blanco, es un fotocatalizador excepcionalmente eficaz. Su uso está extendido en una amplia gama de productos cotidianos, como protectores solares, jabones, pinturas, polvos cosméticos, pastas de dientes y cremas. Esta popularidad se debe a que es un compuesto no tóxico y económicamente accesible.
Sin embargo, la actividad fotocatalítica del dióxido de titanio blanco bajo la luz solar es considerablemente limitada. Su eficiencia se restringe principalmente al rango ultravioleta (UV), que constituye apenas un 5% del espectro solar total. Para superar esta limitación, el grupo de investigación de la Universidad de Alicante ha desarrollado un método de síntesis sencillo y económico.
Mediante este método, las titanias negras exhiben una actividad fotocatalítica sobresaliente, abarcando tanto el rango ultravioleta como el espectro de luz visible. Esto permite aprovechar una porción significativamente mayor de la radiación solar emitida por el Sol.
Una Metodología de Síntesis Innovadora y Sostenible
“Nuestro reto ha sido ampliar la actividad de las titanias bajo radiación solar con una metodología de síntesis muy sencilla y económica ya que solo se necesita agua, alcohol y trabajar en condiciones muy suaves de temperatura”, explica la investigadora Elena Serrano. “Para ello, simplemente añadimos un compuesto presente en tintes de pelo durante la preparación del compuesto obteniendo así una titania negra”, añade.
Este avance no solo mejora la funcionalidad del óxido de titanio, sino que también lo hace de manera sostenible, utilizando recursos accesibles y condiciones de procesamiento de baja energía.
Aplicaciones Prácticas de la Titania Negra
La titania negra demuestra una capacidad excepcional para actuar como fotocatalizador en la purificación de agua y la eliminación de compuestos contaminantes orgánicos bajo la luz visible. Esto representa un avance significativo en el tratamiento de aguas, tanto en plantas potabilizadoras como en la limpieza de piscinas.
Además, ante la creciente preocupación por la contaminación ambiental en entornos urbanos, la titania negra ofrece una solución innovadora. Su aplicación en carreteras, fachadas y terrazas permite la eliminación de óxidos de nitrógeno, contribuyendo así a la mejora de la calidad del aire.
Elena Serrano destaca la ventaja competitiva de este nuevo material: “Existen tecnologías y materiales similares que actúan como descontaminantes pero, en general, exigen la utilización de metales nobles como el oro o bien de procedimientos de síntesis muy complicados, ambos de elevado coste, por lo que la utilización de nuestras titanias negras es mucho más eficaz y rentable”.
Protección de la Propiedad Intelectual y Colaboraciones
Este avance, desarrollado por el grupo de investigación de la Universidad de Alicante en colaboración con los profesores Jesús Berenguer y Elena Lalinde de la Universidad de La Rioja, y el doctor Ángel Sepúlveda, ha sido protegido mediante la patente "Procedimiento para la síntesis de titanias funcionalizadas in-situ y el uso de las mismas".
Los co-inventores de esta patente incluyen a Elena Serrano, el director del Grupo NANOMOL, Javier García (reconocido por ser el primer científico español en recibir el premio al Investigador Emergente de la Sociedad Americana de Química en 2015 y el premio Rey Jaume I de Nuevas Tecnologías en 2014), y la doctora Marisa Rico de la Universidad de Alicante.
El Grupo NANOMOL: Investigación de Vanguardia en Nanomateriales
El Laboratorio de Nanotecnología Molecular (NANOMOL) de la Universidad de Alicante se dedica a la investigación en el campo de los nanomateriales y sus aplicaciones en áreas cruciales como la producción y almacenamiento de energía, y la catálisis heterogénea.
Las principales líneas de investigación del grupo abarcan el desarrollo de nuevos nanomateriales para incrementar la eficiencia de los catalizadores utilizados en el refino de petróleo, la producción de nanotitanias destinadas a aplicaciones en fotocatálisis y celdas solares, y la creación de catalizadores capaces de producir biocombustibles con propiedades equiparables a la gasolina y el diésel.
NANOTECNOLOGÍA VERDE. En miras hacia los procesos sostenibles
El pigmento blanco de titanio es un óxido de titanio rutilado compatible con una amplia gama de aglutinantes, incluyendo cal, aglutinantes acrílicos o vinílicos, huevo, cola cutánea, aceite y gomas, proporcionando un blanco luminoso. Sin embargo, su uso en pinturas de harina es limitado, sirviendo principalmente para aclarar otros pigmentos. Las pinturas de harina, al contener sulfato de hierro y aceite de linaza con tintes inherentes, impiden la obtención de un blanco puro.