Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft (TU Delft) han desarrollado un catalizador que es eficaz en cantidades insignificantes. Por su forma y durabilidad, el catalizador dura mucho más en reacciones, ahorrando una gran cantidad de energía, previniendo el desperdicio y reduciendo costos. Los resultados han sido publicados en Comunicaciones de la naturaleza .

El investigador de TU Delft Evgeny Pidko y su grupo adoptan un enfoque casi holístico de las reacciones químicas que utilizan catalizadores. Estas sustancias juegan un papel importante en la reducción de las barreras de activación de las reacciones químicas.

El catalizador está presente en la mezcla de reacción pero no forma parte de la ecuación de la reacción química. Entonces, en teoría, los catalizadores deberían poder funcionar para siempre. En la práctica, sin embargo, los químicos ven que se vuelven menos activos con el tiempo. Esto significa que se necesita una gran cantidad de catalizador para que el proceso de reacción se desarrolle sin problemas. Luego, el catalizador debe eliminarse de la mezcla de reacción, que es un proceso caro y contaminante. Para la industria farmacéutica y química fina, No es raro que la producción de un kilogramo del producto requerido resulte en alrededor de cincuenta kilos de residuos, por lo que es urgente hacer que estos procesos químicos sean más sostenibles.

Nacimiento y muerte

La pregunta más importante que enfrenta el equipo de Pidko es:¿En qué circunstancias están activos los catalizadores, y por que decaen? Pidko:"Lo que realmente estamos haciendo es seguir un catalizador desde su nacimiento hasta su muerte". Esta investigación ha llevado ahora al descubrimiento de un nuevo catalizador que es excepcionalmente eficiente. Incluso el uso de cantidades 'homeopáticas' del catalizador es suficiente para que la reacción funcione bien. Para su investigación, los químicos utilizaron un catalizador de manganeso que hidrogena moléculas, lo que significa que un doble enlace en la molécula se rompe y el hidrógeno ocupa este lugar en la molécula. Esta reacción se utiliza principalmente para solidificar aceites y grasas.

Pidko:"Para que el catalizador sea más eficaz, jugamos para crear más puntos de unión por molécula. Notamos que, de repente, la reacción fue mucho mejor ". Usando espectroscopía, los investigadores observaron que el nuevo catalizador tiene propiedades ideales. En su estado activado, se abre para promover la reacción requerida. En su estado de reposo, el catalizador cierra sus brazos en forma de pinza, protegiendo su parte activa. La investigación del equipo de Pidko muestra que el catalizador se puede utilizar para hasta 200, 000 'ciclos ". Pidko dice, "Incluso a temperaturas de 120 ° C, mantiene su integridad. La eficacia de este catalizador es única". En lugar de las habituales 1000 ppm (partes por millón), sólo se necesitan 5 ppm del nuevo catalizador. El uso de cantidades tan mínimas significa que se puede omitir el paso de purificación que generalmente se necesita.

Ecologizar la industria química

Este desarrollo es un paso importante en la ecologización de la industria química, aunque no se puede utilizar de inmediato en los procesos químicos existentes, ya que se requiere más investigación. Lo que hace que este estudio sea particularmente innovador en el campo es el enfoque adoptado para los catalizadores. Pidko concluye, "Seguir meticulosamente todo el ciclo de vida nos ha proporcionado una mejor comprensión de los catalizadores y esperamos poder utilizar este enfoque para desarrollar más de estos catalizadores 'homeopáticos', lo que podría resultar revolucionario para la industria química ".