Catalizadores más ecológicos para la obtención de productos químicos
La industria química ha cambiado el mundo y el nivel de vida de muchos de sus habitantes, en particular con las contribuciones realizadas en los campos de los productos petroquímicos, farmacéuticos y suplementos nutricionales. La creciente preocupación por la salud y el medio ambiente sitúa ahora la consecución de esos objetivos necesariamente dentro del contexto de la sostenibilidad y el bajo impacto medioambiental. La catálisis ecológica representa un objetivo muy importante. Los catalizadores hacen que las reacciones tengan lugar de manera más rápida y sencilla, pero ellos no se consumen en la reacción, por lo que pueden utilizarse una y otra vez. El proyecto financiado con fondos europeos NOMGCNP se propuso como objetivo sintetizar catalizadores heterogéneos muy eficientes para reacciones orgánicas. Los catalizadores heterogéneos son los que se encuentran en una fase diferente a la de los reactivos; habitualmente, se utilizan sistemas catalizadores sólidos para llevar a cabo reacciones en un disolvente líquido. La sencillez de separación del catalizador de la corriente del producto ha facilitado el desarrollo de procesos químicos en continuo (en oposición a los procesos por lotes). Los integrantes del proyecto NOMGCNP investigaron varios sistemas catalíticos heterogéneos diferentes. Se utilizó nitruro de carbono mesoporoso para soportar nanopartículas de metales nobles: oro (Au), paladio (Pd) o aleaciones (Au-Pd). Los sistemas eran moderadamente activos en la catálisis de la oxidación del alcohol bencílico, pero después resultaba difícil separar el catalizador de la mezcla de reacción. Las aleaciones de Au-Pd soportadas sobre materiales carbonosos derivados de carburos meso y microporosos con muy amplia área superficial mostraron una actividad excelente para la oxidación del alcohol bencílico: más de un 100 % superior a la de las nanopartículas de Au-Pd inmovilizadas sobre carbono activo que se encuentran a la venta. Las láminas de óxido de grafeno resultaron ser unos estabilizadores inorgánicos excelentes para inmovilizar las nanopartículas de Au-Pd. Los investigadores demostraron la formación satisfactoria de nanopartículas de Au-Pd bien dispersadas y fácilmente accesibles inmovilizadas con materiales compuestos inorgánicos hechos de láminas de óxido de grafeno y titanio intercalado para formar catalizadores ternarios híbridos, que catalizaron la oxidación de una serie de alcoholes con actividad comparable y estabilidad mejorada en relación con sistemas catalizadores similares estabilizados sobre moléculas orgánicas como el alcohol polivinílico o la polivinilpirrolidona. Los catalizadores ternarios híbridos resultaban asimismo idóneos para la síntesis directa de peróxido de hidrógeno a partir de hidrógeno gas y oxígeno. La catálisis ecológica es un área de I+D importante. Los avances realizados redundarán notablemente sobre la sostenibilidad y el carácter ecológico de un mercado con tremenda importancia socioeconómica. El proyecto NOMGCNP consiguió obtener nuevos catalizadores para respaldar el esfuerzo y la posición de la UE dentro del mercado mundial.
Palabras clave
Producción química, catálisis ecológica, catalizadores heterogéneos, nitruro de carbono, nanopartículas metálicas
