El etileno es el primer compuesto orgánico producido en el mundocon casi 100 millones de toneladas al año, y es la base de multitud de productos químicos de nuestra vida diaria como el polietileno. Bolsas, juguetes o film plástico de cocina Están fabricados en polietileno. Para obtenerlo se necesita etileno purificado mediante un catalizador. Ahora, un grupo de investigación liderado por el Instituto de Tecnología Química (ITQ) de Valencia, centro de excelencia Severo Ochoa del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), ha patentado un Nuevo catalizador para purificar el etileno. lo que permite un mejor control del rango de temperatura de la reacción y detiene cualquier reacción secundaria, permitiendo realizar el proceso industrial de una forma más segura y eficiente. El trabajo está publicado en la prestigiosa revista. Catálisis de la naturaleza.
El etileno purificado es esencial para preparar los siguientes compuestos en la cadena de valor química, p. ej. Polietileno, el segundo plástico más producido en el mundo. Esta purificación requiere de un catalizador, sustancia que favorece el proceso, ya que el etileno crudo contiene un 1% de acetileno que imposibilita la polimerización y, por tanto, hay que hidrogenarlo a etileno. «Actualmente, el catalizador para purificar el etileno consiste en una mezcla complicada de metales preciosos como el paladio, lo que da como resultado un material poco definido», explica. Antonio Leyva Pérez, científico titular del CSIC en el ITQ que lidera el estudio.
Por este motivo, la reacción debe mantenerse dentro de un rango de temperatura muy estricto para evitar un aumento inesperado de temperatura, «ya que la aparición de reacciones secundarias no deseadas aumentaría la temperatura descontroladamente, arruinando el proceso y provocando problemas de seguridad «En reactores industriales», apunta el investigador. La purificación de etileno es la segunda mayor reacción de la química orgánica a nivel mundial: bolsas de todo tipo, contenedores, tuberías… están hechas de polietileno, que supone alrededor del 15% de los casi 400 millones de toneladas. de plásticos producidos en 2021.
Catalizador más seguro y eficiente
Entonces, en este proyecto han desarrollado un catalizador de paladio bien definido, insertado en una red metal-orgánica sólida (MOF, por las estructuras metal-orgánicas en inglés), «lo que permite controlar mucho mejor el rango de temperatura de la reacción y detiene cualquier reacción secundaria, que permite que la reacción se lleve a cabo en condiciones industriales de una manera más segura y eficienteevitando los problemas de seguridad y costes asociados al proceso industrial actual», resume Leyva.
Este navegador no admite el elemento de vídeo.
Leyva trabaja en el ITQ de Valencia, centro fundado en 1990 por Avelino Corma, uno de los científicos valencianos con mayor impacto global e investigador destacado de la UPV y profesor de investigación. ad honorem del CSIC. En 2008, Leyva se unió al grupo liderado por Corma para Desarrollar reacciones sostenibles en química orgánica mediante el diseño de catalizadores.
Colaboración entre instituciones de investigación.
Según describe el investigador del CSIC, el nuevo catalizadorr lleva a cabo todo el proceso de purificación en un único átomo de paladio unido a otro único átomo de oroque modifica la actividad del paladio para hacerlo más eficiente y selectivo y así poder trabajar en un rango de temperatura de casi 100 grados centígrados, en comparación con los 50 grados de los catalizadores actuales. Además, debido al pequeño tamaño de poro del MOF, se controlan los procesos de polimerización de acetileno no deseados.
En su opinión, “el nuevo catalizador podría utilizarse en plantas industriales para la purificación de etileno una vez que se desarrolle el escalado de la síntesis del material”. Si este material es demasiado caro a escala de kilogramos (el paladio es más caro que el oro), «existen alternativas para preparar el centro activo del nuevo material catalítico en otros materiales más baratos.
Corma: «El secreto de la investigación es la curiosidad y el trabajo duro»
En el trabajo, publicado hoy en la prestigiosa revista Catálisis de la naturalezaParticipan el Instituto de Ciencia Molecular (ICMOL) de la Universidad de Valencia, la Universidad de Cádiz, el sincrotrón CELLS-ALBA y la Universidad de Calabria (Italia). El nuevo catalizador ha sido patentado por sus inventores a través de una patente que describe la síntesis del nuevo material MOF y su excelente actividad catalítica en la reacción de hidrogenación de acetileno en corrientes de etileno. La cotitularidad de esta patente corresponde tanto al CSIC como a la UPV y UVen un ejemplo de colaboración entre diferentes instituciones de investigación.