Un catalizador que filtra moléculas de tres tamaños

Un nuevo material que actúa como filtro para moléculas de distintos tamaños y con múltiples aplicaciones potenciales ha sido sintetizado por el prolífico grupo del químico Avelino Corma, del Instituto de Tecnología Química, en Valencia. Se trata de una zeolita, un sólido de estructura cristalina y lleno de poros microscópicos, de aspecto arenoso. Las zeolitas se hallan en la naturaleza, pero además se sintetizan en el laboratorio distintas clases de ellas porque, según sea el tamaño de sus poros, sus aplicaciones varían. La desarrollada por el grupo de Corma se llama ITQ22 y es la primera con poros de tres diámetros distintos, que además forman túneles por cada uno de los cuales sólo pasan moléculas de un tamaño específico.

"La estructura de los poros de esta nueva zeolita es fascinante (...). Representa un avance muy destacable", comenta Allen Burton, de la compañía Chevron Texaco, en la revista Nature Materials (julio 2003), donde Corma y su grupo publican este trabajo.

Las zeolitas ya son muy usadas en la industria. Sus poros, que filtran las moléculas, las convierten en catalizadores muy específicos. A esta cualidad ITQ22 añade otra: las moléculas que deben reaccionar, de distintos tamaños, entran por distintos túneles, y aumenta la velocidad de la reacción. "Es como si los túneles se usaran para controlar el tráfico molecular", explica Corma. "Cuando varias moléculas entran por el mismo poro se molestan entre sí; en este caso entran por distintos canales, y sólo reaccionan cuando se encuentran en los puntos de cruce".

Actividad superior

Ya hay otras zeolitas con poros de dos tamaños distintos, pero en ellas no se forman canales; el tamaño del microporo varía sólo en la puerta. En el caso de ITQ22 los autores demuestran que su actividad catalítica es efectivamente superior a la de otras zeolitas.

ITQ22 es una de las aún escasas zeolitas desarrolladas siguiendo una hipótesis teórica de partida que ha resultado correcta. No es aún una molécula diseñada enteramente por ordenador, pero representa un avance en esa línea. Lo habitual es que se sintetice primero el nuevo material sin conocer sus propiedades, y que sólo tras determinar su estructura atómica -por difracción de rayos X- se pueda aventurar su utilidad. Para ITQ22 también fue así, pero los investigadores partieron de la hipótesis de que para obtener poros grandes había que utilizar determinados elementos, como el germanio -las zeolitas se sintetizan a base de hacerlas crecer en torno a una plantilla, cuyo elementos determinan el tamaño de los poros-.

Como explica Corma, "aún no es un diseño del todo teórico. Si se piden poros de tamaños muy específicos no los podemos garantizar, pero vamos avanzando. Tenemos brújula, pero no GPS". El grupo tiene ya 28 zeolitas patentadas.