Investigadores de la Universidad de Zaragoza han desarrollado y patentado un nuevo catalizador con nanoestructuras de plata para producir de forma más eficiente, económica y sostenible el óxido de etileno. Este compuesto orgánico es clave para fabricar anticongelantes, perfumes, lubricantes y disolventes, entre otros productos.
La imagen Islas de plata en un mar de óxido de cobre ilustra la publicación de revista científica Angewandte Chemie. / Angewandte Chemie
Científicos de la Universidad de Zaragoza en el Instituto de Nanociencia de Aragón (INA) han creado un nuevo catalizador, que ayudará a producir de forma más eficiente (mayor cantidad de producto a menor temperatura), económica y respetuosa con el medio ambiente un compuesto de gran importancia industrial: el óxido de etileno.
La revista Angewandte Chemie publica este logro y lo destaca en su contraportada. Lo ilustra mediante ‘nanoislas de plata en un mar de óxido de cobre’, ya que el avance incorpora nanoestructuras de este metal embebidas en el óxido de cobre. Según los autores, el nuevo catalizador puede llegar a revolucionar su producción.
El óxido de etileno es el decimocuarto compuesto orgánico por tonelaje a nivel mundial, con algo más de 20 millones de toneladas por año en su producción industrial, mientras que en España la producción supera las 100.000 toneladas/año. Además de servir para sintetizar etilenglicol (usado como anticongelante, en la fabricación de poliéster, perfumes, lubricantes, disolventes y plastificantes, entre otros usos), así como otros éteres glicólicos y etanolaminas, se emplea también como esterilizador en aparatos de uso médico o en la maduración acelerada de vegetales.
El óxido de etileno es el decimocuarto compuesto orgánico a nivel mundial, y el nuevo catalizador atenuúa sus problemas de producción
A pesar de la enorme importancia del óxido de etileno en la industria química, su producción presenta problemas importantes en cuanto a la selectividad de la reacción y las condiciones de operación. El catalizador de referencia en la industria hoy (nanopartículas de plata soportadas sobre alúmina de baja área superficial) requiere una variedad de promotores metálicos (metales alcalinos como el cesio y otros metales como molibdeno, tungsteno y cromo).
Además, para alcanzar una selectividad suficiente, durante la producción industrial se añade de forma continua dicloroetano u otros compuestos conteniendo cloro, juntamente con un alto porcentaje de etano, con los problemas económicos y ambientales que esto conlleva.
El catalizador desarrollado en la Universidad de Zaragoza, a pesar de no utilizar promotores, no solo presenta una mayor actividad (con rendimientos significativos a partir de unos 100 grados centígrados, unos 75 menos que el catalizador estándar), sino que además es capaz de operar de forma estable sin necesidad de añadir continuamente dicloroetano a la alimentación. Tal es el potencial del catalizador formado por Nanoestructuras de plata embebidas en óxido de cobre, que la Universidad de Zaragoza ya ha presentado una patente para proteger su posible explotación.
Este catalizador se ha obtenido dentro del proyecto Advanced Grant HECTOR, dirigido por el catedrático de Ingeniería Química Jesús Santamaría. En el estudio han participado los doctorandos Adrián Ramírez y Hugo Suárez, y los doctores José Luis Hueso, Reyes Mallada y Silvia Irusta así como el doctor Alfonso Ibarra, del Laboratorio de Microscopías Avanzadas del INA.
La nanoestructura de este nuevo catalizador ha podido elucidarse gracias a las instalaciones del Laboratorio de Microscopías Avanzadas, que ha revelado una configuración en la que las fases de plata y óxido de cobre se entremezclan, permitiendo una fuerte interacción entre ellas.
