Las olefinas son compuestos simples de hidrógeno y carbono, pero representan los componentes básicos de la química, y son vitales para la síntesis de materiales, desde polímeros y plásticos hasta petroquímicos. Sin embargo, la producción de olefinas requiere el uso de combustibles fósiles no renovables, instalaciones de "craqueo" intensivas en energía, y control de producción limitado.

Una nueva investigación de la Escuela de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburgh ha introducido un método para seleccionar de manera efectiva diferentes catalizadores que convierten alcanos ligeros en olefinas. Dado que los alcanos ligeros son abundantes en las reservas de esquisto de Marcellus y Utica, esta metodología puede proporcionar una solución más económica para la producción de olefinas.

Su investigación, "Relaciones estructura-actividad en la deshidrogenación de alcanos en γ-Al2O3:reacciones dependientes del sitio" apareció recientemente en la portada de Catálisis ACS . El investigador principal es Giannis Mpourmpakis, el miembro de la facultad de exalumnos del Bicentenario y profesor asistente de ingeniería química y del petróleo en la escuela Swanson, y los coautores Mudit Dixit, Doctor. y Pavlo Kostetskyy, becario postdoctoral en la Northwestern University que obtuvo su Ph.D. en el laboratorio CANELa del Dr. Mpourmpakis.

"El tremendo éxito y las vastas reservas de gas de esquisto han transformado el mercado químico y han convertido al metano y los alcanos ligeros en una materia prima versátil para la producción de productos químicos de valor agregado". "El Dr. Mpourmpakis explicó." Una de las rutas más prometedoras hacia las olefinas es la deshidrogenación de alcanos en óxidos metálicos, que es la eliminación química del hidrógeno molecular de un hidrocarburo. Pero este proceso consume mucha energía ya que implica altas temperaturas y el mecanismo de reacción de deshidrogenación no se comprende bien. Como resultado, cualquier progreso en la producción de olefinas se basa en largos y costosos experimentos de prueba y error en el laboratorio ".

Según el Dr. Mpourmpakis, Ha sido difícil determinar exactamente cómo la actividad de deshidrogenación de alcanos depende del tipo exacto de diferentes sitios presentes en la superficie de los óxidos metálicos, en parte debido a la diversidad de los muchos sitios. Su laboratorio aplicó herramientas de modelado matemático y de química computacional para predecir cómo cambian los mecanismos de deshidrogenación de alcanos y la actividad catalítica en los diferentes sitios de los óxidos.

"Ser capaz de analizar computacionalmente estas superficies de óxido metálico e identificar los sitios catalíticos activos exactos limita en gran medida la experimentación de prueba y error en el laboratorio, ", Dijo el Dr. Mpourmpakis." Ahora tenemos una mejor herramienta para desarrollar catalizadores activos para la conversión de alcano-olefina, lo que podría cambiar las reglas del juego en las industrias petroquímica y de polímeros ".