Investigadores desarrollan nanopartículas que convierten residuos contaminantes en recursos valiosos como el urea, mejorando la sostenibilidad en el tratamiento de aguas residuales.
Investigadores de todo el mundo están en la búsqueda de soluciones sostenibles para la depuración de aguas residuales contaminadas. En este contexto, **Yixiao Zhang**, una prometedora doctoranda de la TUM School of Natural Sciences, ha desarrollado nanopartículas que actúan como catalizadores altamente eficientes. Gracias a estos avances, es posible transformar productos de desecho en recursos valiosos, como el componente del fertilizante conocido como urea.
La investigación de Yixiao se centra en la conversión de contaminantes presentes en las aguas residuales, tales como nitratos y bicarbonatos, en compuestos útiles. Su enfoque innovador busca no solo eliminar estas sustancias perjudiciales para los ecosistemas y el agua potable, sino también generar urea, un fertilizante esencial que se utiliza ampliamente en la agricultura mundial.
El proceso tradicional de producción de urea mediante el método industrial Bosch-Meiser consume grandes cantidades de energía y genera altas emisiones de CO2. Sin embargo, **Yixiao** investiga alternativas más sostenibles a través de la síntesis electroquímica, que utiliza electricidad en lugar de calor y alta presión para activar las reacciones químicas. Este método tiene el potencial de reducir significativamente tanto el consumo energético como las emisiones contaminantes.
A pesar de sus ventajas, controlar la síntesis para maximizar la producción de urea mientras se minimizan los subproductos indeseados representa un reto considerable. Para abordar esta cuestión, Yixiao está desarrollando catalizadores específicos que dirigen las reacciones químicas hacia la formación preferente de urea.
Los catalizadores que Yixiao está creando son diminutos, con dimensiones del orden de unos pocos nanómetros. “Mi objetivo es entender cómo diseñar catalizadores que favorezcan la producción sostenible de urea utilizando nitrógeno”, explica Zhang. Está trabajando con bimetales a base de cobre, modificando su estructura para estabilizar los intermedios necesarios en la reacción y así minimizar las pérdidas energéticas.
Si se logra implementar estos catalizadores eficientes, sería posible eliminar nitratos y carbonatos del agua residual y simultáneamente producir recursos valiosos como la urea. Esto no solo contribuiría a conservar energía y reducir emisiones, sino que también ayudaría a proteger los recursos naturales.
Aparte de su labor investigadora, Yixiao es una ferviente defensora de la comunicación científica. Junto a colegas del excellence cluster e-conversion, ha co-desarrollado un juego interactivo tipo escape room titulado "Escape from Carbonia". Este proyecto tiene como finalidad hacer accesible y divertida la investigación sobre energías renovables para el público general.
El juego ganó el concurso universitario "Wissenschaft im Dialog" en 2025 y ahora se presenta en lugares públicos como el Museo Alemán y otras instituciones culturales en Múnich. A través de estas iniciativas, Yixiao y su equipo buscan demostrar que la ciencia puede ser tanto educativa como entretenida.