Fotoreformado de microplásticos de PET para la producción de hidrógeno mediante el uso de nanoestructuras de óxidos de cobre

Abstract

La acumulación de microplásticos en cuerpos de agua y la demanda de energías renovables representan dos de los mayores desafíos ambientales actuales. Este trabajo aborda ambas problematicas mediante el desarrollo de un sistema fotocatalítico en tándem utilizando óxidos de cobre sintetizados por un método hidrotermal, que permite simultáneamente la degradación de microplásticos de PET y la producción de hidrógeno verde. Los fotocatalizadores fueron caracterizados por XRD, SEM y UV-Vis, confirmando la formación de fases mixtas de CuO/Cu₂O con absorción en el intervalo visible. Mediante análisis de Mott-Schottky se determinó la posición de bandas del material, confirmando su viabilidad termodinámica para la producción de H₂. La producción de hidrógeno se cuantificó mediante cromatografía de gases, y su optimización se realizó mediante un diseño de experimentos (DOE) tipo Box-Behnken, modificando las condiciones de concentración de PET, catalizador y temperatura de reacción, dando seguimiento a la degradación de los microplásticos mediante carbón orgánico total. Los resultados demuestran que el método de síntesis hidrotermal permite un control preciso de la relación de fases CuO/Cu₂O , el cual es crítico para lograr una mayor actividad fotocatalítica, alcanzando (bajo condiciones óptimas) una producción de hasta 75 μmol de H₂ y un 31% de mineralización. Este sistema dual representa una estrategia sostenible y prometedora para la remediación ambiental y la producción de energía limpia en un solo proceso integrado.

Keywords: Fotoreformado de microplásticos; Óxidos de cobre; Hidrógeno