Si la ciencia y la naturaleza tuvieran un bebé, seguramente sería la zeolita. Esta roca especial, con su estructura porosa que atrapa agua en su interior, también atrapa átomos y moléculas que pueden provocar reacciones químicas. Es por eso que las zeolitas son importantes como catalizadores, o sustancias que aceleran las reacciones químicas sin dañarse. Las zeolitas hacen su magia en las industrias farmacéutica y energética y en muchas otras. Con los productos petroquímicos, rompen grandes moléculas de hidrocarburos en gasolina y luego en todo tipo de subproductos del petróleo. Las aplicaciones como el craqueo catalítico fluido y el hidrocraqueo dependen en gran medida de las zeolitas.

Tan importante es el uso de zeolitas que hace décadas los científicos comenzaron a fabricarlas (sintéticas) en el laboratorio con un número total de estructuras cristalinas que supera las 250.

Ahora, un cimiento indiscutible en la comunidad global de investigación de zeolitas, Jeffrey Rimer, profesor Abraham E. Dukler de ingeniería química y biomolecular en la Universidad de Houston, ha publicado una reseña en Nature Synthesis revista que resume los métodos durante la última década que se han utilizado para preparar zeolitas de última generación con dimensiones nanométricas y estructuras jerárquicas.

Los hallazgos enfatizan que más pequeño es mejor y que la estructura es crítica.

"Estas características son críticas para su desempeño en una amplia gama de aplicaciones industriales. En particular, los pequeños poros de las zeolitas imponen limitaciones de difusión para procesos que involucran catálisis o separaciones donde las moléculas pequeñas deben acceder a los poros sin obstrucciones por la acumulación de materiales residuales como el coque, que es un depósito carbonoso que bloquea los poros", informa Rimer. "Esto requiere nuevos métodos para preparar zeolitas con tamaños más pequeños y un área de superficie más alta, lo cual es una tarea desafiante porque se pueden preparar pocas zeolitas con tamaños inferiores a 100 nanómetros".

El artículo de revisión resume métodos avanzados para lograr este objetivo, incluido el trabajo del propio grupo de Rimer sobre zeolitas con aletas, que él mismo inventó. Las zeolitas con aletas son una clase completamente nueva de catalizadores porosos que utilizan características únicas de tamaño nanométrico para acelerar la química al permitir que las moléculas salten los obstáculos que limitan la reacción.

Rimer también examina cómo la aparición del análisis de datos y el aprendizaje automático están ayudando al diseño de zeolitas y brinda perspectivas futuras en esta creciente área de investigación. Eso ayuda a crear los "nuevos métodos" que Rimer sugiere como imperativos, lo que resulta en grandes ventajas de infundir análisis computacionales y de big data para hacer la transición de la síntesis de zeolita lejos de las metodologías de prueba y error.

Además, acelerar el proceso de cristalización de las zeolitas y acelerar las reacciones de las propias zeolitas generará muchas ventajas socioeconómicas, según Rimer.

"El diseño mejorado de zeolita incluye el desarrollo de catalizadores mejorados para aplicaciones energéticas (incluidos los avances en energía alternativa), nuevas tecnologías para regular las emisiones que afectan el medio ambiente y separaciones para mejorar los procesos industriales con impacto en la refinación de petróleo, la producción de productos químicos y la purificación del agua". él dijo. + Explora más

Eliminación de atascos de tráfico molecular con materiales nanoporosos con aletas