Investigadores de la Universidad de Zaragoza en el Instituto de Nanociencia de Aragón (INA) y en el Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A) han demostrado por primera vez la posibilidad de eliminar reacciones homogéneas indeseadas en fase gas, utilizando un campo de microondas como sistema de calentamiento. La prestigiosa revista Science Advances recoge este hallazgo de los investigadores participantes: Adrián Ramirez (actualmente investigador en la KAUST, Arabia Saudita), José Luis Hueso, Reyes Mallada y Jesús Santamaría, del INA, así como Uxue Alzueta y María Abián, del I3A.

Los catalizadores permiten llevar a cabo reacciones químicas que, de otra forma, no serían posibles. Sin embargo, los catalizadores no lo pueden todo, y muchas veces además de la reacción que nos interesa, ocurren otras no deseadas, lo que representa un importante derroche de energía y materias primas. Gran parte de la investigación en catálisis se centra en desarrollar catalizadores más selectivos capaces de evitar esas reacciones. Sin embargo, aunque existiese un catalizador perfecto, siempre encontraría un límite: al ir aumentando la temperatura para acelerar la reacción llega un momento en que las reacciones homogéneas cobran importancia y entonces ocurre un proceso paralelo (la reacción en fase gas) que el catalizador no puede corregir.

Los investigadores de la Universidad de Zaragoza han encontrado una solución a este problema, utilizando un mecanismo selectivo de calentamiento mediante microondas, de forma que la energía necesaria para la reacción se traspase directamente al catalizador, en lugar de utilizar un medio de calentamiento convencional. Para ello han tenido que diseñar catalizadores y/o soportes catalíticos capaces de absorber microondas intensamente, lo que permite su calentamiento preferente. Gracias al uso del campo de microondas se puede operar de forma estable con una fase gas que está 50-100 grados centígrados más fría que el catalizador, una diferencia suficiente para suprimir reacciones indeseadas en fase gas.

Los resultados del estudio "Escaping undesired gas-phase chemistry: microwave-driven selectivity enhancement in heterogeneous catalytic reactors " se publican esta semana en la revista Science Advances.

El concepto se ha demostrado en el proceso de deshidrogenación oxidativa de isobutano utilizando CO2 como reactante, una reacción endotérmica que tiene lugar a partir de 600ºC y que permite obtener isobuteno, un producto químico de alta demanda. Gracias al calentamiento en microondas se ha podido operar con una temperatura del catalizador mucho más alta sin activar las reacciones en fase gas, alcanzándose productividades de 4,3 kg de isobutano por kg de catalizador y por hora, unas cinco veces superiores a los mejores valores reportados hasta la fecha.

Se adjunta una imagen con algunos de los investigadores participantes. De izquierda a derecha: Jesús Santamaría, Reyes Mallada, María Abián, José Luis Hueso y Uxue Alzueta.

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