La producción de etileno es uno de los procesos químicos más importantes que se utilizan en la actualidad:cada año se producen alrededor de 300 millones de toneladas métricas de este diminuto producto químico. El gas etileno se utiliza para crear artículos cotidianos como bolsas de compras y envases de plástico.
Sin embargo, la producción de etileno consume enormes cantidades de energía; Según algunas estimaciones, los métodos utilizados para purificar gases como el etileno son responsables de aproximadamente el 0,8% de las emisiones totales de carbono del mundo. El etileno debe separarse de los subproductos no deseados mediante craqueo con vapor, un proceso que descompone los hidrocarburos refinando petróleo o gas natural.
Un equipo de químicos de la UTA dirigido por Rasika Dias, profesora y catedrática de química y bioquímica de la Universidad de Texas en Arlington, ha encontrado un método que podría hacer que estos procesos sean más sostenibles.
En sus hallazgos recientes, publicados en la revista Chemical Science Dias informa sobre un tipo de material que contiene plata y que puede absorber etileno en estado sólido, al tiempo que sufre cambios notables en su estructura. Estas moléculas que cambian de forma podrían conducir a formas sostenibles de capturar, purificar y liberar etileno gaseoso.
"Mi equipo y yo hemos trabajado arduamente para encontrar formas más sostenibles de separar, purificar y atrapar el etileno, ya que el químico es tan importante comercialmente para nuestra economía, desde la industria petroquímica hasta la agricultura", dijo Dias.
El equipo de investigación incluyó al estudiante graduado de la UTA Devaborniny Parasar y al científico Mukundam Vanga y colegas del Laboratorio Nacional Argonne en Argonne, Illinois; Universidad Stony Brook en Stony Brook, Nueva York; Universidad San Sabastián en Santiago, Chile; y la Universidad Nacional Taras Shevchenko en Kiev, Ucrania.
"La magnitud y la velocidad de los cambios estructurales que el etileno gaseoso impulsa sobre los sólidos que contienen iones de plata son bastante increíbles y no se han explorado con tanto detalle", dijo Dias. "También es un desafío estabilizar moléculas de etileno sobre plata, ya que crean enlaces débiles entre sí. Este trabajo también arroja luz sobre nuestra tecnología de purificación de etileno basada en cobre".
En esta investigación, el equipo utilizó técnicas innovadoras de difracción de rayos X en polvo y de rayos X de monocristal para obtener una comprensión clara del proceso "en vivo" en forma molecular, incluida la visualización de las formas de las moléculas con y sin etileno. Los resultados del experimento se estudiaron utilizando técnicas computacionales detalladas, lo que llevó a la conclusión de que la plata y el etileno podían estabilizarse con éxito en diversas formas.
"Nuestra investigación es apasionante porque muestra por primera vez la química activa impulsada por el etileno en materiales sólidos y cristalinos", dijo Dias. "Aunque nuestro trabajo es preliminar, tiene enormes implicaciones sobre cómo podemos trabajar para hacer que las materias primas para la creación de plástico sean más respetuosas con el medio ambiente".
Más información: H. V. Rasika Dias et al, Estudios in situ de reacciones reversibles sólido-gas de pirazolatos de plata sensibles al etileno, Ciencias químicas (2023). DOI:10.1039/D3SC04182D
Información de la revista: Ciencias químicas
Proporcionado por la Universidad de Texas en Arlington
