Materiales catalíticos que se autoensamblan

La invención de una vía innovadora para elaborar catalizadores con un fuerte ahorro de costes podría tener aplicaciones revolucionarias en química, energía y sanidad.

Los catalizadores son sustancias que aceleran las reacciones químicas, y que son capaces de dirigir átomos y moléculas a través de vías específicas para poder formar productos que interesen. La catálisis es un área principal de la ciencia y la tecnología, y el sector industrial referido a ella interviene en casi cada aspecto de la vida cotidiana, desde la producción de combustibles hasta las de plásticos, pinturas y fármacos.

En muchos procesos comerciales, los ingredientes químicos de bajo valor son transformados en productos de alto valor, como medicamentos, a través de una serie de reacciones catalíticas en cascada. Sin embargo, lejos de ser una auténtica cascada, los procesos de esta clase suelen requerir que cada reacción se realice de forma independiente, lo que dificulta controlar la secuencia de reacción e incrementa también los costes económicos y de mano de obra, así como la cantidad de residuos generados, para producir el producto químico deseado.

El equipo de Adam Lee, de la Universidad de Aston en Birmingham, Reino Unido, ha diseñado un proceso novedoso, apto para operar a escala industrial, usando ingredientes químicos de bajo coste para crear arquitecturas porosas tridimensionales a partir de sílice, con una complejidad que rivaliza con aquellas encontradas en la naturaleza.

La nueva técnica permite controlar la posición de las nanopartículas metálicas dentro de esas arquitecturas tridimensionales con una precisión a escala atómica.

Dicho control es esencial para facilitar reacciones químicas energéticamente eficientes, que ayuden a lograr una buena sostenibilidad energética y a refrenar el cambio climático. También abre nuevas posibilidades para el diseño de la próxima generación de sensores biomédicos y de aparatos de telecomunicaciones. Por ejemplo, situando dos metales catalíticos, paladio y platino, en diferentes posiciones dentro de la arquitectura de sílice, se necesita menor cantidad de esos caros metales preciosos para convertir alcoholes insaturados naturales en compuestos valiosos para esencias y fragancias. Este nuevo catalizador bimetálico opera bajo condiciones moderadas, reduciendo las emisiones de dióxido de carbono (CO2) y minimizando el uso de reactivos peligrosos.

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