Investigadors de la UA creen una nova generació de catalitzadors híbrids per a electrificar la indústria química més neta i eficient
L’equip de la UA i d’investigadors de la UFRJ ha integrat nanopartícules de carbur de silici dins de cristalls de zeolita durant la seua síntesi
El nou material aconsegueix la mateixa conversió química que els catalitzadors convencionals, però amb un estalvi energètic d’un 40% gràcies a una arquitectura que millora l’eficiència tèrmica al màxim
La invenció està protegida per una sol·licitud de patent disponible per a llicenciament industrial i representa una oportunitat estratègica per a sectors com el químic, l’energètic i el farmacèutic
La descarbonització de la indústria química és un dels desafiaments més grans en la transició cap a una economia sostenible. Un dels pilars per a aconseguir aquest objectiu és l’electrificació de processos catalítics, fet que permet substituir la calor generada mitjançant combustibles fòssils per energia elèctrica que procedeix de fonts renovables. Aquesta transformació no sols redueix dràsticament les emissions de gasos d’efecte d’hivernacle, sinó que també obri noves oportunitats per a dissenyar processos més eficients i selectius.
Investigadors de la Universitat d’Alacant (UA) i de la Universitat Federal de Rio de Janeiro (UFRJ) han aconseguit un avanç significatiu relacionat amb la descarbonització de la indústria química gràcies al desenvolupament d’una nova classe de materials catalítics híbrids en els quals la fase de calfament està completament integrada dins del catalitzador, en lloc de ser afegida com una mescla externa.
Els resultats d’aquest avanç, recentment publicats en la revista científica ACS Omega, representen un avanç clau en l’electrificació de processos químics industrials essencials. La publicació ha sigut signada per Javier García Martínez, catedràtic de Química Inorgànica de la UA, al costat d’Alexandre F. Young, Julia T. de Souza, Antonio M.L.M. Costa, Pedro N. Romano i João M.A.R. d'Almeida, de la UFRJ.
La innovació es basa en la síntesi de zeolites en presència de nanopartícules de carbur de silici, un material altament eficient en l’absorció de microones i inducció electromagnètica. Com a resultat, s’obté un material compost en el qual els cristalls de zeolita encapsulen les nanopartícules de carbur de silici, la qual cosa garanteix un contacte íntim entre la fase catalítica i la fase de calfament.
Aquest disseny estructural innovador permet una transferència de calor més ràpida i localitzada, amb la qual cosa es millora l’eficiència de les reaccions químiques. Els experiments han demostrat que aquest material híbrid és capaç d’aconseguir la mateixa conversió que els catalitzadors convencionals, però utilitza un 40% menys d’energia.
Els resultats d’aquest descobriment ofereixen un camí important cap al desenvolupament de catalitzadors més eficients basats en zeolites, fet que és fonamental per a aconseguir una química més sostenible. En concret, durant el procés s’han assajat en l'alquilació de mesitilè i alcohol benzílic, una reacció cabdal en la indústria petroquímica per a la producció de compostos valuosos com els alquilats benzílics, utilitzats en detergents, dissolvents i altres productes.
La capacitat d’operar amb menor energia sense sacrificar rendiment converteix aquests catalitzadors en una solució ideal per a processos industrials que demanden alts nivells d’eficiència com la transformació de biomassa, les reaccions de craqueig catalític, la valorització d’òxid de carboni i diòxid de carboni o la síntesi d’hidrocarburs a partir de metanol, entre d’altres.
La tecnologia ha sigut protegida mitjançant una sol·licitud de patent europea conjunta entre les dues universitats. Actualment, es troba en fase de validació en laboratori i està disponible per a llicenciament industrial.
