Ciencia

Después de 122 años, dan otra explicación a la Reacción de Fenton

Omar Páramo
Laboratory.

El 1894, el químico británico Henry John Horstman Fenton (1854–1929) publicó el artículo Oxidación del ácido tartárico en presencia de hierro —continuación de un trabajo que comenzó a desarrollar en 1876, cuando era aún pasante del Christ’s College de la Universidad de Cambridge— donde explicaba cómo la combinación de sales de hierro y peróxido de hidrógeno (H2O2) tiene un efecto catalítico. A esto se le conoce como Reacción de Fenton y, aunque el principio no se le hallaban las suficientes aplicaciones, se ha vuelto una alternativa cada vez más viable —a nivel de laboratorio con perspectivas de aplicación industrial— para deshacerse de los contaminantes vertidos en el agua por las fábricas.

“En 1934 Fritz Haber y Joseph Weiss, y en 1949 J.H. Merz y William A. Waters, establecieron que los iones de hierro Fe2+ oxidaban a Fe3+ y, acto seguido, éstos se reducían a Fe2+, lo que daba pie a un ciclo continuo donde se generaban radicales (OH) capaces de degradar sustancias orgánicas. Para ambas parejas de científicos era claro que se trataba de un proceso catalítico homogéneo y desde entonces esto se tomó como verdad absoluta, pero a partir de nuevas evidencias obtenidas por nuestro equipo hemos visto que lo anterior es una interpretación deficiente, pues jamás se consideró que hay nanopartículas de óxido de hierro involucradas y que, por ende, se trata de un proceso catalítico heterogéneo”, señala Raúl Suárez Parra, del Instituto de Energías Renovables (IER) de la UNAM.

Los resultados de esta investigación —en la que colaboraron tesistas del IER y de otras instituciones, así como académicos de la UAM Azcapotzalco y del Instituto Mexicano del Petróleo— se publicaron en el Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 353 (2018) 527–535 a inicios de 2018, bajo el título Sizing the Fenton’s catalyst y replantean lo que se ha venido diciendo desde hace 122 años. Sobre por qué debió pasar tanto tiempo para llegar a otra explicación, el profesor señala que porque antes el mundo era otro. “En ese entonces se ignoraba la existencia de un universo mucho más pequeño que lo micro, el nanoscópico, y esto lo modifica todo”.

Raúl Suárez Parra se encuentra adscrito al área de Preparación de Materiales Nanoestructurados en el IER de Morelos, donde se ha especializado en procesos de remediación ambiental, inquietud que le surgió tras ver cómo la llegada de la industria a Cuernavaca, en la década de los 60, marcó un antes y un después en el ecosistema del lugar. “Los ríos solían estar limpios; hoy es cada vez más frecuente encontrar peces y tortugas envenenados por sustancias tóxicas”. 

Esto lo ha llevado a probar, desde su laboratorio, diferentes vías para degradar contaminantes. “El objetivo ya no es limpiar el agua en el río, sino hacerlo antes de que el líquido sucio toque el afluente. En esta tarea la Reacción de Fenton (que, como sugieren las evidencias, es heterogénea) podría ser clave para lograr eso tan deseado: que los residuos industriales sean menos agresivos con el ecosistema”.

Una realidad a otras escalas

El 29 de diciembre de 1959, cinco años antes de ganar el Nobel de Física, Richard Feynman impartió una de las charlas más recordadas en la historia científica, En el fondo hay espacio de sobra, donde se habló por primera vez de nanociencia y nanotecnología. “En el mundo de lo muy pequeño muchas cosas nuevas podrán suceder porque los átomos se comportan de manera distinta a los objetos a mayor escala”, señalaba en el Instituto Tecnológico de California.

Y tenía razón, pese a que en ese entonces muchos lo escucharon con incredulidad, apunta el profesor Raúl Suárez, para quien trabajar con materiales nanoestructurados es parte de su día a día, en especial si estos son útiles para la remediación ambiental.

“Para nosotros era muy importante entender los mecanismos por los cuales se lleva a cabo el proceso de degradación de un contaminante y eso nos hizo interesarnos en la Reacción de Fenton y en por qué ésta sólo es eficiente cuando se emplea sulfato ferroso como sal, y peróxido de hidrógeno como agente oxidante”.

Mientras las explicaciones convencionales señalan que esto se debe a que los iones de hierro Fe2+ se oxidan (Fe3+) y después se reducen, Suárez Parra observó que cuando los cationes Fe2+ o Fe3+ entran en contacto con las moléculas de H2O2 se forman nanoestructuras de diferentes óxidos que actúan como semiconductores e interactúan con la luz visible. “Esta propiedad fotocatalizadora es la que posibilita la degradación de sustancias nocivas presentes en el agua”.

Sobre por qué hay dos explicaciones tan contrastantes, Suárez Parra explica que cuando John Horstman Fenton dio a conocer su trabajo en 1896, nadie imaginaba la existencia de nanoestructuras, ni tampoco en los años 40 del siglo pasado, cuando se estableció que esta reacción era un proceso catalítico homogéneo. Sin embargo, a más de 100 años de distancia el escenario es muy diferente. 

“Si quisiéramos explicar la Reacción de Fenton como un proceso catalítico homogéneo necesitaríamos mínimo de siete reacciones químicas, mientras que si lo consideramos heterogéneo sólo requerimos tres. Esto nos hace pensar que vamos en la pista correcta y es la gran aportación de nuestro trabajo”.

A pocos meses de su publicación, el artículo del profesor Suárez Parra y sus colaboradores ya tiene dos citas, algo que él ve alentador pues señala que, la mayoría de las veces, este tipo de textos no consiguen ni una sola mención en sus primeros cinco años. “Estamos a la espera de que otros colegas aporten más evidencias, señalen fallas o corrijan aspectos. Estamos abiertos a la crítica, pero hasta el momento no hemos recibido ningún contraargumento”.

 

Deja tu comentario

Comentarios