Reacciones catalíticas dirigidas por canales nanométricos
Las reacciones catalíticas en las que un compuesto (el catalizador) aumenta la velocidad de una reacción química sin sufrir modificación propia forman parte de la esencia de innumerables procesos de producción química importantes para la industria. Un equipo de científicos financiado por la Unión Europea ha desarrollado un nuevo nanorreactor y una nueva cadena de producción para acelerar el proceso, abaratar los costes y mejorar la seguridad en el marco del proyecto INCAS (Integration of nanoreactor and multisite catalysis for a sustainable chemical production). Este concepto trasciende el uso de los microrreactores de última generación que emplean microcanales para limitar las reacciones químicas y mejorar la velocidad, el rendimiento y la seguridad. Se aprovechan canales de tamaño nanométrico y una secuencia ordenada de sitios catalíticos en la dirección del eje de estos canales en una membrana con rutas vectoriales para conseguir las reacciones catalíticas multilocalizadas. El nuevo diseño permite aumentar diez veces y cien a mil veces la intensificación del proceso con respecto a los microrreactores convencionales y a los reactores convencionales, respectivamente. Este proceso conduce a un aumento de un 25 a un 30 % de la eficiencia energética y por lo tanto a un importante abaratamiento de los costes. Además, los reactivos tóxicos producidos como resultado de las transformaciones se convierten inmediatamente en compuestos inocuos eliminando por completo el almacenamiento. Se centró la atención en una estrategia más segura para la producción de difenilcarbonato (DPC) y en la síntesis directa de peróxido de hidrógeno (H2O2) y su uso in situ en la síntesis de óxido de propeno. Se trata de dos reacciones de gran importancia para la industria. Los resultados permitieron comprobar la aplicabilidad y la idoneidad de la nueva tecnología catalítica para estas aplicaciones de interés y su capacidad de mejorar la intensificación, sostenibilidad y seguridad del proceso. Es necesario continuar con el desarrollo y la optimización del proceso para la reacción del H2O2; no obstante, se alcanzaron los objetivos con respecto a la producción de DPC. El equipo de trabajo produjo un nuevo tipo de reactor en escala con un diseño más seguro, catalizadores más activos y estables innovadores, y nanomembranas catalíticas innovadoras. Se otorgaron dos patentes a los materiales y a las nuevas configuraciones del proceso. INCAS ha proporcionado nuevas herramientas importantes para la intensificación del proceso y mejorar la selectividad mediante un diseño avanzado de catalizador multilocalizado. Además, las metodologías facilitan el uso de métodos de producción más seguros y de mayor eficiencia energética. Estos procesos de síntesis de grandes volúmenes de compuestos químicos —más productivos, limpios y eficientes en el uso de recursos— servirán para los procedimientos mencionados y también para aplicaciones como la elaboración de productos químicos refinados y la limpieza o recuperación ambiental.
Palabras clave
Nano, escala nanométrica, catalítico, reactores, producción química, nanorreactores, catálisis multilocalizada
