Un catalizador natural muy escaso e interesante se obtiene en laboratorio

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 Politécnica 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".