Optimización de las estructuras de óxido de metal
Nuevas aplicaciones fascinantes se basan en materiales con estructuras y propiedades novedosas, entre los cuales se encuentran las estructuras de óxido de metal, producidas por primera vez hace casi veinte años y cuyos resistentes enlaces químicos les confieren rigidez. Además, su interior está completamente hueco, lo que crea un espacio ideal para almacenar gas y una superficie muy amplia para reacciones químicas. El proyecto «MOFs as catalysts and adsorbents: discovery and engineering of materials for industrial applications» (MACADEMIA) , financiado con fondos europeos, se dedicó a mejorar la eficiencia y reducir el impacto medioambiental de los procesos convencionales, prestando una atención especial a la separación y el almacenamiento de gas, a la separación de líquido y a la catálisis. Se prepararon cientos de muestras y se desarrolló una tecnología novedosa de cribado de alto rendimiento para evaluar el funcionamiento. Se trabajó en la separación y el almacenamiento de gas principalmente con hidrocarburos y aplicaciones relacionadas con la energía. El equipo estudió la separación de mezclas de propano/propeno, la recuperación de nitrógeno de los hidrocarburos ligeros y la separación del benceno de los hidrocarburos. Además, se identificaron materiales prometedores. La absorción y la separación de la fase líquida se centraron en extracción del xileno para producir poliéster y otros plásticos, así como en la absorción de nitrógeno/sulfuro para reducir el contenido de sulfuro en los combustibles. El proyecto MACADEMIA también investigó catalizadores para la catálisis del ácido de Lewis, un importante tipo de reacción de metal catalizado cuyo problema principal son las reacciones de fondo y la falta de especificidad. Las estructuras de óxido de metal con periodicidad regular de los sitios activos pueden actuar como catalizadores exclusivos del emplazamiento para conseguir una mayor selectividad y producción con un menor consumo energético. Los materiales desarrollados y probados demostraron una actividad catalítica superior a la de los materiales convencionales gracias a una organización regular de los centros activos de la estructura. El equipo científico también desarrolló modelos predictivos y de simulación del proceso para favorecer la creación de materiales y la configuración de la cadena de producción piloto. Los resultados obtenidos dieron lugar a varias patentes, así como a noventa y siete publicaciones arbitradas en revistas científicas de renombre. Los procesos de sorción para la separación y la catálisis de gas y líquido pueden contribuir de manera notable a hacer los métodos industriales convencionales más ecológicos. Gracias al proyecto MACADEMIA se han identificado nuevas vías de desarrollo mediante la creación de estructuras de óxido de metal con un potencial comercial considerable para su aplicación en procesos de producción de plásticos, purificación de combustibles, captura de dióxido de carbono y catálisis.
Palabras clave
Almacenamiento, reacciones químicas, estructuras de óxido metálico, separación de gas, separación de líquido, catálisis, propano, nitrógeno, benceno, xileno, ácido de Lewis
