+ valioso que el oro

Avelino Corma y Fernando Rey
Un mineral más valioso que el oro
Instituto de Tecnología Química (CSIC-Universitat Politécnica de Valencia)

Vanguardia de la Ciencia | 30/01/2011 - 12:02h
Josep Corbella


ENLACES EXTERNOS

Web del Instituto de Tecnología Química (CSIC-UPV)

Es un mineral tan escaso como extraordinario. Descubierto en 1990 en tierras de Oregon (EE.UU.), la bogsita tiene poros del tamaño de moléculas. Pero además tiene poros de diámetros distintos por los que se pueden hacer pasar moléculas distintas.

Con estas características, es un mineral ideal para aumentar la eficiencia –y reducir los residuos– de múltiples reacciones en la industria química. Tiene un gran potencial para la química verde, pero tiene un inconveniente: apenas se han descubierto unos gramos de boggsita en todo el mundo.

De ahí que en los últimos años varios equipos de investigación hayan intentado crearla en laboratorio para producirla en grandes cantidades. Sin éxito hasta ahora. Es lo que han conseguido Avelino Corma y Fernando Rey, que han desarrollado una nueva técnica para construir estructuras químicas complejas.

Esta técnica es útil más allá de la boggsita y ya se ha utilizado para diseñar nuevas moléculas de interés industrial. Los resultados de su investigación se presentaron en noviembre en la revista Science.


AVELINO CORMA
Nacido en Moncófar (Castellón) en 1951, Avelino Corma es director del Instituto de Tecnología Química de Valencia, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València.

Doctorado en Química por la Universidad Complutense de Madrid, amplió su formación en la Queen’s University de Kingston (Canadá), donde permaneció entre 1977 y 1979.

Regresó a España como investigador del CSIC en 1979. En 1990 fundó el ITQ, que ha dirigido desde su creación.

FERNANDO REY
Fernando Rey (1963) es profesor de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el Instituto de Tecnología Química de Valencia (ITQ).

Realizó el doctorado en el ITQ y amplió su formación en la Royal Institution de Londres (Reino Unido), donde permaneció entre 1993 y 1995.
Volvió a España en 1995 para reincorporarse al ITQ.
.-.-.-.-.-.-.-.-..-.-.----.
Síntesis de un catalizador natural: la bogsita
26 de Noviembre de 2010 a las 16:49 h

La química verde, la que persigue la máxima eficiencia y los mínimos residuos, se basa en gran medida en los catalizadores. Los científicos dirigen sus esfuerzos al desarrollo de nuevos materiales catalíticos que permitan aprovechar mejor las materias primas, disminuyendo al mismo tiempo la cantidad de subproductos generados en cada proceso.

Ahora, el equipo liderado por Avelino Corma (Universidad de Valencia), bien conocido por su prestigio internacional, ha dado un paso más en este empeño, al lograr sintetizar un catalizador natural muy escaso. Se trata de una zeolita natural, denominada bogsita, que se conoce desde 1990 y solo ha sido encontrada en cantidades minúsculas en la Antártida y en el estado de Oregón de EE.UU. El logro se publica en la revista Science.

La naturaleza ha obtenido, a lo largo de millones de años, los catalizadores más selectivos existentes, como las enzimas, que permiten la conversión de numerosos productos a temperatura ambiente (o muy cercana) y con selectividades cercanas al 100%, (es decir, todo el producto de partida es convertido en el deseado sin generación de residuos). Para ello, las enzimas tienen unos centros responsables de los procesos catalíticos (denominado centros activos) que se localizan en entornos muy definidos en los que el producto de partida se ajusta perfectamente.

"Desgraciadamente, hasta la fecha no somos capaces de producir catalizadores tan eficientes como lo hace la naturaleza", indica Corma. "Sin embargo, podemos mimetizarla, intentando seguir en la medida de nuestras posibilidades su misma estrategia".

El objetivo es obtener catalizadores inorgánicos sólidos, que serán robustos y podrán funcionar durante periodos muy prolongados, siendo recuperados, regenerados y reutilizados al final del proceso. Pero, además, estos catalizadores deben tener unas cavidades o poros que, como en el caso de las enzimas, permitan que sólo un único tipo de productos puedan alcanzar los centros activos que se incorporan a estos catalizadores sintetizados en laboratorios. Un ejemplo muy destacado dentro de este tipo de catalizadores son las zeolitas, que hasta la fecha son los catalizadores porosos con los que se ha conseguido un control del tráfico molecular muy similar al descrito en las enzimas. Las zeolitas tienen poros y cavidades con dimensiones en el rango de la mayor parte de los productos empleados en la industria química, lo que permite seleccionar el catalizador más apropiado al proceso que se pretende catalizar con una precisión inferior a 0,1 nanómetros.

Sin embargo, el número de zeolitas disponibles es limitado, por lo que resulta de gran interés industrial el desarrollo de nuevos materiales con distintas aperturas de poro y cavidades, que permitan afinar aún más el tráfico molecular dentro de ellas. En este sentido, resultan especialmente atractivas las zeolitas que poseen dentro de su misma estructura poros con dimensiones diferentes, ya que permitirán que moléculas voluminosas circulen por unos canales determinados, mientras que otros reactivos lo harán por otros de menor tamaño, encontrándose en determinados puntos donde se localizarán los centros activos sobre los que tendrán lugar las reacciones químicas. Desafortunadamente, hasta ahora no existían zeolitas capaces de operar de la forma descrita, ya que las dimensiones de los canales o bien eran muy similares entre sí o los caminos por los que han de transitar las moléculas eran demasiado cortos para ejercer el efecto.

"Nuestro equipo de investigación", explica Corma, "ha desarrollado un nuevo camino para la síntesis de zeolitas que ha permitido sintetizar la estructura deseada. Hemos demostrado que la bogsita cumple con las expectativas como catalizador. Este material hoy en día no se podría producir todavía a escala comercial de manera económicamente rentable. Sin embargo, el desafío científico ha sido culminado con éxito. Esperamos ahora que en colaboración con la industria se pueda llevar a cabo con éxito la etapa de desarrollo hasta su comercialización".

Fuente: El País digital

Referencia: Corma, A. et al., "Modular Organic Structure-Directing Agents for the Synthesis of Zeolites", Science, 26 November 2010, Vol. 330, no. 6008 pp. 1219-1222, DOI: 10.1126/science.1196240

http://www.ucm.es/BUCM/blogs/blogquimica/2682.php