Una solución de «software» para un diseño de reactores químicos eficiente Un nuevo programa informático es capaz de calcular de forma precisa las velocidades de reacción química. Esto podría ayudar a diversas industrias a alcanzar una eficiencia de procesamiento y un rendimiento del producto mayores. Investigación fundamental © Avigator Fortuner, Shutterstock La cinética de las reacciones químicas, la velocidad a la que las sustancias pasan de un estado a otro, es un ámbito fundamental de la química. Comprenderla resulta crucial, entre otras cosas, para diseñar los reactores en los que se producen esas conversiones químicas. Según explica el coordinador del proyecto SERENiTi, Joris Thybaut, profesor de ingeniería de reacción catalítica en la Universidad de Gante (Bélgica): «Una aplicación común de la cinética química es el convertidor catalítico de gases de escape, que elimina los componentes más nocivos de los gases de escape de los vehículos convirtiéndolos en componentes menos dañinos». El diseño de tales convertidores de gases de escape y, de forma más general, de reactores comerciales a gran escala solía basarse en años de experiencia práctica, y no tanto en una comprensión profunda de la química subyacente. Un desafío clave para la industria ha sido el tiempo y coste necesarios para construir un modelo cinético detallado. Comprender los procesos químicos El proyecto SERENiTi se puso en marcha con el objetivo de afrontar ese desafío mediante el desarrollo de una herramienta de «software» llamada «microKinetic Engine» (µKE). Esta permite a los científicos desarrollar modelos cinéticos detallados para valorar de forma más precisa la velocidad de las reacciones químicas. Durante un proyecto anterior financiado por el Consejo Europeo de Investigación, CEI, llamado ELR1K, se construyó una versión inicial de la herramienta. Sin embargo, el programa informático todavía tiene dificultades a la hora de solucionar conjuntos de ecuaciones para describir la cinética detallada. «Sin embargo, este proyecto nos ha permitido desarrollar una interfaz gráfica de usuario para la µKE e identificar los elementos que debemos mejorar — explica Thybaut—. En SERENiTi fuimos capaces de abordar estos desafíos y de garantizar que el programa informático fuese eficiente en el uso del tiempo». El proyecto finalizó en marzo de 2020 y ha atraído el interés de diversas empresas. Grandes agentes del sector químico, por ejemplo, se han mostrado ansiosos por aplicar la herramienta a sus propios procesos para obtener más información e identificar los puntos que se deben mejorar. Thybaut señala: «Tal como mencioné anteriormente, muchos procesos químicos se basan en experiencias y datos prácticos. Esta información es de gran valor, pero consideramos que desarrollar un modelo cinético preciso es esencial para mejorar el diseño y aplicación de los procesos». Mayor rendimiento químico Thybaut confía en que la innovación ayudará al sector químico europeo a optimizar sus procesos. Y añade: «Unos diseños de reactores más flexibles contribuirán a que nuestras empresas tengan unos costes más competitivos. Comprender mejor las reacciones químicas nos permitirá mejorar el rendimiento de los productos». Y señala al sector oleoquímico europeo (de productos químicos derivados de grasas y aceites), que se enfrenta a una dura competencia de las refinerías de Asia oriental. Esas refinerías suelen centrarse en un tipo específico de materia prima: el aceite de palma. «Unos mejores conocimientos sobre la cinética de los aceites refinados procedentes de diferentes fuentes podrían ayudar a las refinerías a sobrevivir y hasta prosperar. Incluso un ligero incremento del rendimiento puede tener una repercusión importante a causa de los estrechos márgenes que suele haber en el sector químico», comenta. Además, ya han conseguido la aprobación para un proyecto de seguimiento financiado por el CEI que habían presentado. Thybaut espera que el «software» se comercialice y se ofrezca con licencia, y sirva de base para una empresa derivada. «Con el proyecto de seguimiento esperamos que, a largo plazo, obtengamos patentes en el ámbito de la conversión de petróleo crudo en sustancias químicas», señala. También han observado interés por parte del sector farmacéutico, que utiliza procesos de conversión química para desarrollar medicamentos y fármacos. Thybaut comenta que el potencial es enorme y añade: «A fin de cuentas, todos consumimos productos químicos o conducimos vehículos». Palabras clave SERENiTi, software, químico, cinética, catalítico, ingeniería, oleoquímico, farmacéutico
