Un catalizador basado en nanopartículas desarrollado en la Universidad de Rice puede darle un poco más de rugido a ese tigre en su tanque.

Un nuevo papel en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense detalla un proceso del profesor de Rice Michael Wong y sus colegas que debería ayudar a las refinerías de petróleo a hacer que el proceso de fabricación de gasolina sea más eficiente y mejor para el medio ambiente.

Además, Wong dijo, podría producir gasolina de mayor octanaje y ahorrar dinero para una industria en la que un centavo aquí y un centavo allá suman millones al resultado final.

El equipo de Wong en Rice, en colaboración con los laboratorios de la Universidad de Lehigh, el Centro de Investigación y Tecnología Hellas y la Asociación DCG de Texas, informó este mes que los grupos subnanométricos de óxido de tungsteno que se encuentran sobre el óxido de circonio son un catalizador altamente eficiente que convierte moléculas en línea recta de n-pentano, uno de los muchos hidrocarburos en la gasolina, en n-pentano ramificado de mejor combustión.

Si bien las capacidades catalíticas del óxido de tungsteno se conocen desde hace mucho tiempo, se necesita nanotecnología para maximizar su potencial, dijo Wong, un profesor de Rice de ingeniería química y biomolecular y de química.

Después de la separación inicial del petróleo crudo en sus componentes básicos, incluida la gasolina, queroseno, aceite de calefaccion, lubricantes y otros productos:las refinerías "rompen" (calentando) subproductos más pesados ​​en moléculas con menos átomos de carbono que también pueden convertirse en gasolina. Catálisis, un proceso químico, refina aún más estos hidrocarburos.

Ahí es donde entra en juego el descubrimiento de Wong. Las refinerías se esfuerzan por producir mejores catalizadores, él dijo, aunque "comparado con el mundo académico, la industria no ha hecho mucho en términos de nuevas técnicas de síntesis, nueva microscopía, nueva biología, incluso nueva física. Pero estas son cosas que entendemos en el contexto de la nanotecnología.

"Tenemos una manera de hacer un mejor catalizador que mejorará los combustibles que fabrican en este momento. Al mismo tiempo, muchos de los procesos químicos existentes son un desperdicio en términos de solventes, precursores y energía. Mejorar un catalizador también puede hacer que el proceso químico sea más ecológico. Elimina esas cosas y obtienen eficiencias y ahorran dinero ".

Wong y su equipo han trabajado durante varios años para encontrar la mezcla adecuada de nanopartículas de óxido de tungsteno activo y zirconia inerte. La clave es dispersar las nanopartículas en la estructura de soporte de zirconia en la cobertura de superficie adecuada. "Es la teoría Ricitos de Oro, no demasiado, no muy poco, pero justo ", dijo." Queremos maximizar la cantidad de estas nanopartículas en el soporte sin dejar que se toquen ".

"Si llegamos a ese punto óptimo, podemos ver un aumento de aproximadamente cinco veces en la eficiencia del catalizador. Pero esto fue muy difícil de hacer ".

No es de extrañar. El equipo tenía que encontrar la química adecuada a la temperatura alta adecuada, para unir partículas de una milmillonésima parte de un metro de ancho a granos de polvo de óxido de circonio. Con la mezcla adecuada las partículas reaccionan con moléculas rectas de n-pentano, reorganizando sus cinco átomos de carbono y 12 de hidrógeno en un proceso llamado isomerización.

Ahora que se conoce la fórmula del catalizador, hacer el catalizador debería ser sencillo para la industria. "Debido a que no estamos desarrollando un proceso completamente nuevo, solo un componente del mismo, las refinerías deberían poder conectar esto a sus sistemas sin mucha interrupción, "Dijo Wong.

Maximizar la gasolina es importante a medida que el mundo desarrolla nuevas fuentes de energía, él dijo. "Se habla mucho sobre los biocombustibles como un contribuyente significativo en el futuro, pero necesitamos un puente para llegar allí. Nuestro descubrimiento podría ayudar ampliando las capacidades actuales de producción de combustible ".