BúsquedaLa actividad profesional de las personas con formación en electroquímica es de suma importancia para la humanidad porque contribuye a la generación de conocimiento científico y al desarrollo de tecnologías con impacto social. En este contexto, las y los profesionales de la electroquímica nos preparamos académicamente para comprender cómo se producen cambios químicos en la materia por acción de la electricidad, o bien, cómo se genera trabajo eléctrico cambiando intencionalmente la composición química de la materia [1,2].
La investigación y el desarrollo tecnológico en el área de la electroquímica facilitan la realización de un gran número de tareas de la vida diaria, y también permiten resolver diversas problemáticas medioambientales y de salud pública.
En este contexto, el desarrollo de dispositivos de alto desempeño para la generación de potencia eléctrica (como las baterías de litio y paneles fotovoltaicos), constituyen rutas viables hacia la creación de tecnologías de transporte (automóviles eléctricos) y comunicación inalámbrica (teléfonos inteligentes) alineadas a la descarbonización de procesos productivos [3]. Simultáneamente, la aplicación de tecnologías electroquímicas para el tratamiento electroquímico de agua (procesos avanzados de oxidación), suelo (procesos de remediación electrocinética), y aire (conversión electroquímica de CO2) contaminados, conforman metodologías útiles para la renovación de los ecosistemas del planeta [4-7]. Asimismo, la construcción de detectores y dispositivos electroquímicos para la atención de problemáticas de salud pública tales como obesidad (monitores de grasa corporal), diabetes mellitus (sensores de glucosa sanguínea), y preeclampsia (detectores de ácido úrico en sangre) es fundamental para el cuidado de la calidad de vida de cualquier población humana.
Con base en lo anterior, estudiantes y colegas de la Subdirección de agua y medioambiente del Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica S.C. (CIDETEQ) estamos comprometidos con el desarrollo de proyectos de investigación enfocados en la generación de conocimiento científico para la atención de problemáticas medioambientales y de salud pública. En el caso de la atención a problemáticas medioambientales, hemos sido capaces de diseñar y construir dispositivos electroquímicos que funcionan con base en la interacción entre la electricidad y diversos materiales de tamaño nanométrico, soportados ex profeso sobre superficies eléctricamente conductoras (electrodos).
A este procedimiento se le conoce como funcionalización de superficies de electrodo. Como ejemplos selectos, hemos logrado preparar electrodos funcionalizados con partículas nanométricas de dióxido de titanio (TiO2, producto químico usado en la preparación de cremas y pastas dentales) y colorantes (sintéticos y naturales capaces de captar luz solar) para la construcción de celdas solares fotovoltaicas [8]. Más adelante, fuimos capaces de funcionalizar electrodos con nanoparticulas de TiO2 y moléculas enriquecidas con sitios electroactivos de níquel, para la generación de hidrógeno de alta pureza (H2, producto de alto valor agregado usado como combustible sustentable) a partir de la descomposición electroquímica de urea (H2NCONH2, uno de los componentes mayoritarios de la orina humana y de los agrofertilizantes) [9].
Recientemente, hemos logrado la funcionalización de electrodos con clústeres nanométricos de plata (Ag), cobre (Cu), y plata-cobre (Ag-Cu), o bien, con TiO2 nanoparticulado y materiales de carbono (C) nanométrico (TiO2-C), para efectuar la conversión electroquímica y fotoquímica (con asistencia de luz solar) de dióxido de carbono (CO2, principal gas de efecto invernadero, y responsable del calentamiento global) en monóxido de carbono (CO) y alcohol etílico (usado en desinfección), respectivamente [10,11]. En el caso de la atención de problemáticas de salud pública, en nuestro grupo de investigación se ha logrado la preparación de electrodos funcionalizados con partículas nanométricas de oro (Au) y polímeros sintéticos que tienen forma de dendritas (dendrímeros), para la detección electroquímica de ácido úrico (producto químico principal del metabolismo de proteínas) contenido en sangre de pacientes con padecimientos de gota artrítica y preeclampsia [12-14].
* El Dr. Juan Manríquez Rocha es investigador adscrito a la Subdirección de Agua y Medio Ambiente, de la Dirección de Ciencia del Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica S.C. (CIDETEQ).
E-mail: jmanriquez@cideteq.mx
Website:https://www.cideteq.mx/investigacion-y-tecnologia/agua-y-medio-ambiente/investigadores-y-tecnologos/
Referencias:
[1] “La historia de la teoría electroquímica y su contribución a la promoción de la explicación científica en la química escolar”, J. Camacho-González, Revista Científica, 14 (2011), 8-20. https://doi.org/10.14483/23448350.3698
[2] “Experiencias divertidas de electroquímica casera”, S. Heredia-Avalos, Rev. Eureka. Enseñ. Divul. Cien., 4 (2007), 506-525. http://venus.uca.es/eureka/revista/Volumen4/Numero_4_3/Heredia-Avalos_2007.pdf
[3] “The 2030 decarbonization challenge|The path to the future of energy”, Deloitte, 2020. https://www2.deloitte.com/mx/es/pages/energy-and-resources/articles/el-reto-de-la-descarbonizacion-2030.html
[4] “Review of recent developments in electrochemical advanced oxidation processes: application to remove dyes, pharmaceuticals, and pesticides”, C. Martínez‑Sánchez, I. Robles, L.A. Godínez, Int. J. Environ. Sci. Technol., (2022). https://doi.org/10.1007/s13762-021-03762-9
[5] “The Electrokinetic Treatment of Polluted Soil by Hydrocarbon: From Laboratory to Field”, in Soil Contamination: Current Consequences and Further Solutions, Maribel Pérez‐Corona, Zsuzsanna Plank, Erika Bustos, Marcelo L. Larramendy (Ed.), IntechOpen, 2016, Ch.15. https://dx.doi.org/10.5772/64631
[6] “Electrochemists enlisted in war|The carbon dioxide reduction battle”, D.A Tryk and A. Fujishima, The Electrochemical Society Interface, 10 (2001) 33-36. https://www.electrochem.org/dl/interface/spr/spr01/IF3-01-Pages32-36.pdf
[7] “Informe Planeta Vivo 2018”, WWF, 2018. https://wwfint.awsassets.panda.org/downloads/lpr_2018_full_sp.pdf
[8] “Controlling the interfacial concentrations of I3− and Li+ ions in illuminated ruthenium(II) complex-sensitized nanoparticulate TiO2 photoanodes chemically coated by poly(amidoamide) dendrimers generation 4.0 for enhancing the performance of dye-sensitized solar cells”, N.J. Pérez-Viramontes, P.F. Méndez, C.M. Díaz-Acosta, S. Murcio-Hernández, A. Rodríguez, F.J. Rodríguez, L.A. Godínez, E. Bustos, S. Sepúlveda, J. Manríquez, Electrochim. Acta, 143 (2014) 247-256. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2014.07.157
[9] “Electrocatalytic urea mineralization in aqueous alkaline medium using NiIIcyclam-modified nanoparticulate TiO2 anodes and its relationship with the simultaneous electrogeneration of H2 on Pt counterelectrodes”, S. Murcio-Hernández, A.V. Rueda-Solorio, J.A. Banda-Alemán, C. González-Nava, F.J. Rodríguez, E. Bustos, F. Espejel-Ayala, A. Rodríguez, S. Sepúlveda, J. Manríquez, Arabian J. Chem., 13 (2020) 1641-1660. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2017.12.029
[10] “Double-layer effect on the kinetics of CO2 electroreduction at cathodes bearing Ag, Cu, Ag/Cu nano-arrays electrodeposited by potentiostatic double-pulse”, J.A. Banda-Alemán, G. Orozco, E. Bustos, S. Sepúlveda, J. Manríquez, J. CO2 Util., 27 (2018) 459-471. https://doi.org/10.1016/j.jcou.2018.08.016
[11] “CIDETEQ, agua y medio ambiente”, La Crónica de Hoy, (2021). https://www.cronica.com.mx/notas-cideteq_agua_y_medio_ambiente-1204535-2021.html
[12] “Glassy carbon electrodes sequentially modified by cysteamine-capped gold nanoparticles and poly(amidoamine) dendrimers generation 4.5 for detecting uric acid in human serum without ascorbic acid interference”, A.S. Ramírez-Segovia, J.A. Banda-Alemán, S. Gutiérrez-Granados, A. Rodríguez, F.J. Rodríguez, L.A. Godínez, E. Bustos, J. Manríquez, Anal. Chim. Acta, 812 (2014) 18-25. https://doi.org/10.1016/j.aca.2013.12.025
[13] “Amperometric Detector of Uric Acid in Human Serum Based on Glassy Carbon Electrodes Modified By Gold Nanoparticles and Poly(amidoamine) Dendrimers and Its Application to the Early Diagnosis of Preeclampsia”, Juan Manríquez, Jorge Alberto Banda-Alemán, Viridiana Sotomayor-Villezcas, Guadalupe Zaldívar-Lelo de Larrea, Erika Bustos, Selene Sepúlveda, León Sánchez-Fernández, Carlos Francisco Sosa-Ferreyra, 2020, Meet. Abstr. MA2020-01 2485. https://doi.org/10.1149/MA2020-01352485mtgabs
[14] “Nanotecnología para la detección de ácido úrico en la sangre”, Centros CONACyT, https://centrosconacyt.mx/objeto/nanotecnologia-para-la-deteccion-de-acido-urico-en-la-sangre/
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