L'hydrogène est une source d'énergie non polluante lorsqu'il est extrait de l'eau en utilisant la lumière du soleil au lieu de combustibles fossiles. Mais les stratégies actuelles pour « diviser » ou séparer les molécules d'eau avec des catalyseurs et de la lumière nécessitent l'introduction d'additifs chimiques pour accélérer le processus. Maintenant, chercheurs rapportant dans Ingénierie ACS ES&T ont développé un catalyseur qui détruit les médicaments et autres composés déjà présents dans les eaux usées pour générer de l'hydrogène carburant, se débarrasser d'un contaminant tout en produisant quelque chose d'utile.

Exploiter l'énergie du soleil pour diviser l'eau pour fabriquer de l'hydrogène est une ressource renouvelable prometteuse, mais c'est un processus lent même lorsque des catalyseurs sont utilisés pour l'accélérer. Dans certains cas, des alcools ou des sucres sont ajoutés pour augmenter le taux de production d'hydrogène, mais ces produits chimiques sont détruits lorsque de l'hydrogène est généré, ce qui signifie que l'approche n'est pas renouvelable. Dans une stratégie distincte, les chercheurs ont essayé d'utiliser des contaminants dans les eaux usées pour améliorer la production d'hydrogène. Alors que les catalyseurs à base de titane fonctionnaient à la fois pour éliminer les contaminants et générer de l'hydrogène, les efficacités étaient plus faibles que prévu pour les deux étapes en raison de leurs sites de réaction qui se chevauchent. Une façon de réduire ces interférences est de fabriquer des catalyseurs en fusionnant différents métaux conducteurs, créant ainsi des lieux séparés pour que les réactions se produisent. Donc, Chuanhao Li et ses collègues voulaient combiner l'oxyde de cobalt et le dioxyde de titane pour créer un catalyseur à double fonction qui décomposerait les médicaments courants dans les eaux usées tout en convertissant efficacement l'eau en hydrogène pour le carburant.

Pour faire le catalyseur, les chercheurs ont recouvert des cristaux de dioxyde de titane à l'échelle nanométrique d'une fine couche d'oxyde de cobalt. Les premiers tests ont montré que ce matériau ne produisait pas beaucoup d'hydrogène, alors comme prochaine étape, l'équipe a ajouté à ce double catalyseur 1 % en poids de nanoparticules de platine, un catalyseur efficace mais coûteux pour générer de l'hydrogène. En présence de lumière solaire simulée, le catalyseur imprégné de platine dégradait deux antibiotiques et produisait des quantités substantielles d'hydrogène. Finalement, l'équipe a testé son produit sur de vraies eaux usées, l'eau d'une rivière en Chine et des échantillons d'eau déminéralisée. Sous la lumière du soleil simulée, le catalyseur a stimulé la production d'hydrogène dans les trois échantillons. La plus grande quantité d'hydrogène a été obtenue à partir de l'échantillon d'eaux usées. Les chercheurs affirment que leur catalyseur pourrait être une option durable de traitement des eaux usées en générant de l'hydrogène en même temps.