Descripción del proyecto
La mejora en los catalizadores podría impulsar la reducción electroquímica del nitrato
El nitrato (NO3) es un contaminante generalizado de aguas superficiales y subterráneas. Las cantidades excesivas de NO3 suponen una gran preocupación para la salud humana y causan la eutrofización de los sistemas hídricos, lo cual tiene efectos nocivos en muchos organismos. Los métodos convencionales de tratamiento en el lugar de uso pueden llevar a soluciones de salmuera o lodos. Las estrategias electroquímicas para reducir el NO3 a la inocua forma gaseosa del nitrógeno ayudarán a abordar estas cuestiones. Sin embargo, para comercializar con éxito las técnicas de descontaminación electroquímica, es necesario seguir investigando electrocatalizadores eficientes, así como una ampliación de la producción. El proyecto NITRATE, financiado por las Acciones Marie Skłodowska-Curie, se centrará en tres ámbitos principales: la evaluación comparativa y la síntesis de los nanoelectrocatalizadores, la construcción del reactor y la evaluación en matrices de agua reales y catalizadores alternativos basados en semiconductores de óxido de metal más baratos.
Objetivo
Efficient management of nitrogen cycle imbalance is a critical need of this century. Water with elevated NO3- level is harmful to human and environmental health. Conventional treatment has limitations for point of use treatment and may generate sludge and/or brine solutions. Electrochemical processes are transformative chemical-free technologies that can reduce NO3- to innocuous N2 without sludge production. However, further research in efficient electrocatalysts and scale-up is required for technology implementation. In this project, research aims to overcome challenges of nitrate electrochemical remediation in three phases: (i) nano-electrocatalyst synthesis and benchmarking, (ii) reactor design/construction and evaluation in actual water matrices, (iii) study of alternative electrocatalyst materials.
First, different electrodic materials will be evaluated in terms of kinetic reduction and selectivity towards N2. I hypothesize that application of nanoparticle binary and tertiary Pt/Pd alloys with other metals (Cu, Sn, In) will lead to higher N2 selectivity and enhanced electrochemical reduction because the preferential performance characteristics of different metals combined into one electrode material. Use of nanoparticles in tridimensional modified electrodes will improve mass transfer towards/from electrode surface increasing treatment performance as well as reduce catalyst mass requirement. Second, design and construction of different electrochemical reactors for nitrate remediation will catalyze the development of electrochemical technology towards implementation. Reactors will be assessed from the treatment of actual water matrices (brine, groundwater, tap and surface water) and techno-economic analysis. Last, catalysts based on cheaper metal oxide semiconductors will be explored as alternative electrocatalysts to reduce capital costs associated to material selection. Electrocatalytic properties will be benchmarked by scanning electrochemical microscopy.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinador
75794 Paris
Francia