Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado un nuevo catalizador que mejora la eficiencia de convertir el butano, un componente del gas natural, en butadieno, un componente básico del caucho sintético y una variedad de plásticos.

Crear butadieno a partir de butano es complicado. Las técnicas existentes para convertir butano en butadieno crean un montón de subproductos que nadie quiere o convierten solo una pequeña fracción del butano en butadieno cada vez que el butano pasa por el reactor químico. Como resultado, debe ejecutar el butano a través del mismo proceso repetidamente.

"Este es un proceso costoso en términos de energía y dinero", dice Fanxing Li, autor correspondiente del trabajo y profesor de ingeniería química y biomolecular de Alcoa en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. "Porque después de cada paso por el reactor químico, debe separar el butadieno y los subproductos del butano, lo que requiere mucha energía, y hacer pasar el butano por el reactor nuevamente".

Debido a esto, hay muy pocas plantas dedicadas a la producción de butadieno. En cambio, gran parte del butadieno utilizado en la fabricación proviene de plantas donde el butadieno se recolecta como subproducto de otras reacciones.

"Eso es un problema, porque la demanda de butadieno supera con creces la oferta disponible", dice Li. "Queríamos idear una forma más eficiente de convertir butano en butadieno, haciendo que las instalaciones de producción de butadieno fueran comercialmente más viables, y este trabajo es un paso importante en esa dirección".

Específicamente, los investigadores han diseñado un catalizador que convierte más butano en butadieno con cada paso por el reactor, en comparación con los catalizadores anteriores. El trabajo se realizó mediante una reacción de deshidrogenación oxidativa.

"Pudimos convertir hasta el 42,5% del butano en butadieno en un solo paso", dice Li. "El mejor rendimiento anterior que pudimos encontrar fue de alrededor del 30%. Este es un gran primer paso, pero lo vemos como una prueba de concepto:creemos que aún podemos hacer mucho más para mejorar la selectividad de este proceso".

El catalizador en sí es una capa de bromuro de litio que rodea un núcleo de ferrita de lantano y estroncio. La reacción requiere un reactor modular y la conversión tiene lugar entre 450 y 500 grados centígrados.

"Estamos abiertos a asociaciones para explorar más a fondo el potencial de este trabajo", dice Li.

El artículo, "Catalizadores redox de perovskita recubiertos de haluros metálicos alcalinos para la deshidrogenación oxidativa anaeróbica de n -butano", se publicará el 27 de julio en la revista de acceso abierto Science Advances . El primer autor del artículo es Yunfei Gao, ex Ph.D. estudiante y posdoctorado en NC State que ahora forma parte de la facultad de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China Oriental. + Explora más

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