Hacia los catalizadores "inteligentes"

Los catalizadores industriales del futuro no solo acelerarán las reacciones, sino que también controlarán cómo operan los procesos químicos y determinarán la cantidad a producir de un determinado producto.

El equipo de Phillip Christopher y John Matsubu, de la Universidad de California en Riverside, Estados Unidos, ha llevado a cabo una demostración del concepto, incluyendo cómo se comportarán estos catalizadores cuando estén en funcionamiento.

El nuevo método para ajustar dinámicamente cómo opera un catalizador permite a los investigadores controlar y optimizar el producto hecho en la reacción. El equipo, que incluye a científicos de la Universidad de California en Irvine y de la Universidad de Columbia, ambas en Estados Unidos, usó asimismo métodos de microscopía y espectroscopía avanzados para visualizar el catalizador en acción a escala atómica.

Los investigadores se centraron en una importante reacción química que implica la conversión de dióxido de carbono en monóxido de carbono y gas natural sintético.

El beneficio de esta reacción es doble. Por un lado, ofrece el potencial de retirar de la atmósfera al dañino dióxido de carbono. Por el otro, el monóxido de carbono y el gas natural producidos pueden ser usados como un precursor químico y como combustible, respectivamente. El equipo se centró en dilucidar cómo el catalizador dirige la reacción a escala atómica. Este conocimiento es fundamental para que los investigadores modifiquen las propiedades de dicho catalizador con el fin de incrementar la eficiencia en la reacción.

Un microscopio electrónico con resolución atómica muestra la optimización de una reacción de conversión de dióxido de carbono regulada por el catalizador, y sus interacciones únicas en superficie. (Foto: UC Riverside)

Lo hallado da pie a nuevas oportunidades de progreso para la química de conversión del dióxido de carbono. Además, el ajuste dinámico y las técnicas de visualización demostrados en esta investigación podrían ser reproducidos en una amplia gama de otros procesos químicos importantes.

El logro decisivo fue conseguir observar lo que estaba sucediendo a escala atómica y cómo los cambios físicos en el catalizador afectaban al resultado de la reacción de conversión del dióxido de carbono. Lo descubierto por el equipo de Christopher abre en definitiva un camino hacia el diseño de procesos más efectivos para elaborar combustibles y otras sustancias químicas.

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