Crean la zeolita más porosa conocida hasta la fecha

Las zeolitas son silicatos cristalinos microporosos. Se trata de materiales con aplicaciones en descontaminación, catálisis, adsorción de gases e intercambio de cationes. Durante décadas, la obtención de zeolitas estables con una mayor porosidad y, por lo tanto, capacidad de adsorción y procesamiento de moléculas grandes, ha sido un objetivo científico importante. Alcanzarlo, sin embargo, no ha sido un reto sencillo.

Un equipo del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en España, lidera una línea internacional de investigación y desarrollo en la que ha logrado crear la zeolita más porosa del mundo.

Este avance abre nuevas vías para trabajos de descontaminación de agua y gas y “demuestra que es posible hacer materiales más porosos y que sean estables". Así lo defiende Miguel Camblor, investigador del ICMM y uno de los autores principales del trabajo.

El equipo liderado por este investigador ya desarrolló en los últimos años dos zeolitas con poros “extragrandes” en las tres direcciones espaciales que a la vez presentaban una alta estabilidad. En esta ocasión, ha creado una zeolita de aluminosilicato estable con poros extragrandes abiertos a través de anillos de más de 12 tetraedros, que es capaz de procesar moléculas aún más grandes.

“El año pasado partíamos de un material en cadenas y lo condensábamos para hacer una zeolita de poro extragrande. Ahora, en lugar de conectar directamente esas cadenas, hemos puesto silicios entre medias para hacer los poros todavía más grandes", explica el investigador del ICMM.

“La estructura de esta zeolita presenta características nunca vistas y demuestra que con métodos distintos se pueden encontrar cosas que se creían imposibles, como este récord del mundo de porosidad”, destaca Camblor, que indica que ya han usado la zeolita para la adsorción de compuestos orgánicos volátiles.

Los científicos Miguel Camblor y Huajian Yu analizan una muestra en su laboratorio. (Foto: Ángela R. Bonachera / ICMM / CSIC)

Para determinar la estructura de la zeolita, el equipo de investigación, que incluye a Zihao Rei Gao y a Huajian Yu, del ICMM, ha combinado técnicas de difracción de electrones y de difracción de polvo con rayos X, esta última disponible en la línea de luz MSPD del Sincrotrón ALBA (Cerdanyola del Vallès, Barcelona). Los rayos X producidos en el acelerador del ALBA permitieron obtener información crucial de la posición de los átomos en la estructura de la zeolita.

Además, añadiendo titanio al material, se ha visto que es capaz de funcionar como catalizador en la oxidación de propileno con hidroperóxido de cumeno, un proceso que no deja residuos y es 100% selectivo. “Es mejor que el catalizador convencional, lo que hace que esta zeolita sea muy prometedora en sectores industriales relevantes”, concluye el científico.

Camblor y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nueva zeolita en la revista académica Nature, bajo el título "Interchain expanded extra-large-pore zeolites". (Fuente: ICMM / CSIC)