La industria química no solo produce valiosas vitaminas, productos farmacéuticos, sabores y pesticidas, pero a menudo una gran cantidad de residuos, también. Esto es particularmente cierto en la producción farmacéutica y química fina, donde el volumen del producto deseado puede ser solo una fracción del volumen de desechos y subproductos de síntesis no vendibles.

Una razón de esto es que muchas reacciones químicas utilizan catalizadores en forma disuelta, como Javier Pérez-Ramírez, Catedrático de Ingeniería de Catálisis, dice. Los catalizadores son sustancias que aceleran una reacción química. En el caso de catalizadores disueltos, A menudo se necesita un gran esfuerzo para separarlos del solvente y de los productos de reacción para su reutilización. Los catalizadores en forma sólida evitan este problema por completo.

Pérez-Ramírez y su grupo ahora han colaborado con otros científicos europeos y un socio de la industria para desarrollar un catalizador tan sólido para una reacción química importante, como informan los investigadores en la revista Nanotecnología de la naturaleza . Su catalizador es una red molecular compuesta de átomos de carbono y nitrógeno (nitruro de carbono grafítico) que presenta cavidades de dimensiones atómicas en las que los investigadores colocaron átomos de paladio.

Catalizador eficiente para una reacción ganadora del premio Nobel

Haciendo pequeñas partículas de este material paladio-carbono-nitrógeno, los científicos pudieron demostrar que cataliza lo que se conoce como la reacción de Suzuki de manera muy eficiente. "En Quimica, La formación de un enlace entre dos átomos de carbono a menudo se realiza mediante la reacción de Suzuki, "dice Sharon Mitchell, científico del laboratorio de Pérez-Ramírez. Fue esta reacción la que le valió al científico japonés Akira Suzuki y a dos colegas el Premio Nobel de Química 2010.

Hasta ahora, el proceso a escala comercial tiene catalizadores de paladio solubles ampliamente utilizados. Los intentos anteriores de unir el catalizador soluble a un cuerpo sólido siempre dieron como resultado catalizadores relativamente inestables e ineficaces.

Considerablemente menos desperdicio

El nuevo catalizador de paladio de los investigadores de ETH es mucho más estable. Por esta razón, y debido a que no se disuelve en el líquido de reacción, se puede utilizar durante un período de tiempo mucho más largo. Y lo que es más, el catalizador es mucho más rentable y unas veinte veces más eficaz que los catalizadores que se utilizan en la actualidad.

"Eso significa que el nuevo catalizador no solo reduce los costos de síntesis de productos químicos finos, también reduce el consumo de paladio y disminuye la cantidad de residuos, "Dice Pérez-Ramírez. El catalizador podría estar pronto listo para su uso en la industria:los científicos afirman que debería ser fácil aumentar la producción y el uso del catalizador desde el laboratorio.

Como señalan los investigadores, el uso de nitruro de carbono grafítico como catalizador sólido no se limita a la reacción de Suzuki. También debería ser posible poblar la red con átomos de metales distintos del paladio para catalizar otras síntesis. Los científicos de ETH explorarán estas posibilidades en investigaciones futuras. También planean fundar una empresa derivada para comercializar esta nueva familia de catalizadores.