Síntesis de nanopartículas a gran escala Un grupo de científicos financiado por la Unión Europea ha desarrollado un nuevo proceso rentable para sintetizar nanopartículas utilizando descargas eléctricas que elimina la necesidad de utilizar precursores químicos, solventes y estabilizadores peligrosos. Tecnologías industriales Energía © maximmmmum, Shutterstock Las nanopartículas de alta pureza tienen sus principales aplicaciones en textiles, por su actividad antibacteriana, en reactores de membrana, por su capacidad catalítica, en composites poliméricos, por sus propiedades retardantes de llama, y para aumentar la eficiencia de las células solares. Las nanopartículas pueden proceder de materiales masivos o sintetizados desde sus componentes, ya sean especies atómicas como moleculares, mediante reacciones químicas que permiten aumentar el tamaño de las partículas. Hasta ahora, la fabricación de nanopartículas sin precursores implicaba, principalmente, utilizar reactores convencionales de plasma. Sin embargo, el tamaño y la complejidad de los sistemas son un obstáculo para su utilización generalizada en la industria. Además, otros métodos de fabricación de nanopartículas, como el uso de sistemas de descarga de arco, son inestables, por lo cual se logra que funcionen durante periodos de tiempo más prolongados y, de forma parecida a los sistemas de descarga de chispa, tienen una velocidad de producción reducida. El proyecto BUONAPART-E (Better upscaling and optimization of nanoparticle and nanostructure production by means of electrical discharges), financiado por la Unión Europea, avanzó en los métodos de descarga de arco y de chispa para sintetizar nanopartículas metálicas de alta pureza mediante procesos estables y de bajo coste, con velocidades altas de producción y alta eficiencia energética. Los procesos avanzados permiten sintetizar distintos materiales utilizando la misma plataforma cuya unidad de evaporación básica es un conjunto de electrodos. El impacto mínimo sobre el medio ambiente está garantizado porque se evita utilizar precursores y solventes químicos peligrosos y, a la vez, se reciclan los gases inertes. Una ventaja importante es la posibilidad de obtener nanopartículas a medida, con tamaños y propiedades específicos. Utilizando fuentes de alimentación de bajo coste y un conjunto de electrodos, los científicos aumentaron las velocidades de evaporación de gases en un factor diez hasta obtener velocidades de 36 g/h (Zn), 4,4 g/h (Cu) y 1 g/h (Ag), por ejemplo. Después, el equipo aumentó la capacidad del proceso utilizando dieciséis conjuntos de electrodos en paralelo y obtuvo la misma calidad y velocidad de producción del producto, con el mismo consumo energético. Se presentaron tres solicitudes de patente para el método de descarga de arco. El proceso de descarga con chispa se perfeccionó todavía más mediante el desarrollo de una fuente de alimentación de alta frecuencia que permite obtener frecuencias de hasta 9 kHz, en lugar de cientos de kilohercios, a la vez que se mantienen los tamaños de partícula pequeños. Utilizando estos métodos de generación de nanopartículas sencillos y de bajo coste, el consorcio del proyecto demostró varias aplicaciones de la integración de nanopartículas en productos intermedios o finales. BUONAPART-E demostró rutas viables y muy sostenibles para ampliar la escala de la fabricación de nanopartículas a escalas industriales. La nueva plataforma flexible permite sintetizar nanopartículas de alta calidad conforme a las demandas de los clientes y con costes competitivos. Palabras clave Nanopartículas, BUONAPART-E, descargas eléctricas, textiles, reactores de membrana, celdas solares
