Un equipo de coautores de cinco países diferentes ha descubierto un nuevo concepto de diseño para catalizadores utilizados en el proceso industrialmente crucial de metanol a hidrocarburo (MTH), que permite la producción de productos químicos de alta demanda a partir de una fuente abundante de metanol. /P>

"Se logró un notable aumento de 14 veces en la vida útil del catalizador empleando galio líquido como promotor, cuyos efectos a nivel molecular sobre el catalizador en funcionamiento se descubrieron mediante meticulosos estudios espectroscópicos in situ realizados en la Universidad Charles", dijo uno de los autores del estudio. el estudio Mariya Shamzhy del Centro de Materiales Avanzados de la Facultad de Ciencias de la Universidad Charles.

En un avance significativo para el campo de la ingeniería química, los científicos han revelado un enfoque novedoso para mejorar la eficiencia y la sostenibilidad del proceso MTH, un método clave para convertir metanol en valiosos productos químicos y combustibles. Esta investigación demuestra el uso de metales de bajo punto de fusión, como el galio (Ga), para mejorar significativamente el rendimiento y la vida útil de los catalizadores involucrados en el proceso MTH. La investigación se publica en la revista Nature Communications. .

Tradicionalmente, el proceso MTH se ha basado en catalizadores de zeolita. Si bien son eficaces, estos catalizadores sufren una rápida desactivación causada por la deposición de coque, lo que requiere tratamientos de regeneración frecuentes y costosos. El enfoque innovador introducido por el equipo de investigación aprovecha las propiedades únicas del galio para ralentizar la deposición de coque y mejorar la desorción de especies carbonosas de los catalizadores de zeolita. Esto no solo extiende la vida operativa de los catalizadores sino que también aumenta la eficiencia y sostenibilidad general del proceso.

Un hallazgo clave de la investigación fue que la mezcla física de zeolita ZSM-5 con galio líquido dio como resultado un catalizador que demostró una vida útil mejorada en la reacción de MTH, aumentando en un factor de hasta aproximadamente 14 veces en comparación con los catalizadores de zeolita ZSM-5 tradicionales. . Esta notable mejora abre la puerta a procesos de fabricación de productos químicos más rentables y respetuosos con el medio ambiente.

Las implicaciones de esta investigación son profundas y ofrecen una ruta alternativa para el diseño y preparación de catalizadores de zeolita resistentes a la desactivación. Al reducir la necesidad de tratamientos de regeneración regulares, este método no solo reduce los costos de producción sino que también disminuye la huella ambiental asociada con la fabricación de productos químicos.

Este avance representa un paso fundamental en la búsqueda de métodos de producción química más sostenibles y eficientes. Subraya el potencial de integrar materiales novedosos y técnicas innovadoras para superar desafíos de larga data en la industria.

Los hallazgos del equipo de investigación ofrecen un camino prometedor para el desarrollo de catalizadores de próxima generación que desempeñarán un papel crucial en la fabricación sostenible de valiosos productos químicos a partir de metanol.

"El nuevo concepto de utilización de metales líquidos como promotores de catalizadores de zeolita abre posibilidades interesantes para el desarrollo de sistemas catalíticos más eficientes y robustos para una amplia gama de procesos industriales", concluyó uno de los autores correspondientes, Vitaly V. Ordomsky de la Universidad de Lille, Unité de Catalyze et Chimie du Solide.

Más información: Yong Zhou et al, Metales líquidos para aumentar la estabilidad de los catalizadores de zeolita en la conversión de metanol en hidrocarburos, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46232-9

Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza

Proporcionado por la Universidad Carolina