Nuevas estructuras cristalinas para reacciones industriales
Las MOF tienen una alta densidad de poros y, por consiguiente, presentan una gran superficie apta para generar enlaces. Además, se pueden especializar mediante el uso de aditivos químicos funcionales. Estas propiedades las hacen especialmente atractivas para distintas reacciones. Las reacciones de catálisis se basan en el hecho de que una pequeña cantidad de catalizador pueda enlazarse de forma selectiva y reversible con distintos productos químicos, uniéndolos y acelerando así las reacciones. De este modo facilitan la amplificación de la cantidad de producto obtenido. La estructura microporosa favorece especialmente estas reacciones, ya que los poros actúan esencialmente como un corral selectivo donde se reúnen las moléculas, lo cual permite enlazarlas de forma productiva. Además, los sólidos cristalinos microporosos resultan adecuados para las reacciones de adsorción, en las cuales ciertas moléculas se enlazan a una superficie mientras que otras no lo hacen, proceso que se emplea para la separación o purificación. Esta aplicación se puede extender para mejorar las tecnologías de sensores mediante la filtración, que mejora la selectividad y facilita el almacenamiento de gases. El proyecto Mofcat («Estructuras metalorgánicas funcionales empleadas como catalizadores heterogéneos») se inició con el fin de desarrollar procesos de síntesis fiables, consistentes y escalables para MOF nuevas o existentes de especial importancia para la actividad industrial. Los investigadores trabajaron en dos familias de MOF, la familia CPO-27-M previamente desarrollada, en la cual M = níquel, magnesio, cobalto o manganeso, y la familia basada en zirconio, UiO-66. Mediante una combinación de análisis espectroscópico y modelización química cuántica se logró una caracterización excelente de las estructuras. Además, la familia CPO-37-M, con sus numerosos posibles elementos M, permitió comparar directamente la reactividad de los distintos metales dentro de una misma estructura MOF. Un elemento importante del proyecto es que los investigadores escalaron el volumen de producción de ambas familias, lo cual permitió establecer su relevancia a escala industrial. Con ambas familias se logró almacenar cantidades significativas de gas hidrógeno a baja temperatura. En CPO-27-Ni (M = níquel) se observó, además, una capacidad importante de almacenamiento de metano, incluso en material en forma de pastillas, lo cual refuerza también las posibilidades de aplicación a escala industrial. Además, el equipo de Mofcat obtuvo nuevos catalizadores MOF, algunos de los cuales presentaban casi el doble de actividad que los competidores comerciales. En resumen, el equipo del proyecto Mofcat realizó avances notables en el campo de las MOF para aplicaciones industriales, en particular para el almacenamiento de gases y como catalizadores, que podrían mejorar de forma muy importante la competitividad europea en un sector de mercado mundial de gran volumen y rentabilidad.
