La investigación de estos científicos malagueños evita contaminaciones como la lluvia ácida y la formación de productos carbonosos. Estas partículas carbonosas son respirables y cancerígenas. Además, son las causantes del incremento de las alergias en zonas urbanas, donde en los últimos años han aumentado más que en las rurales.

Una de las características de estos sólidos para su uso en catálisis (los catalizadores aceleran las reacciones químicas), además del control de su superficie y porosidad, radica en la posibilidad de introducir en su estructura especies distintas al silicio que le confieran mayor acidez superficial y la incorporación directa de funciones catalíticas.

Así, las ventajas de usar estos sólidos nanoporosos en catálisis están en sus altas superficies, que alcanzan a veces los 1000 m2g-1, lo que permite que las fases catalíticamente activas depositadas sobre ellos alcancen una alta dispersión, es decir, un pequeño tamaño de partícula, y a sus grandes poros facilitar la circulación de los reactivos a través de los mismos, comenta Antonio Jiménez, investigador principal del trabajo. Ambas propiedades hacen que los catalizadores preparados sobre los mismos sean más activos.

De este modo, dentro de este grupo de materiales “hemos preparado distintas sílices (arena) nanoporosas utilizando en su preparación moléculas dirigentes de la estructura, tanto iónicas como neutras, obteniendo así las sílices conocidas como MCM, SBA y MSU". “Estos materiales son la base de preparación de los catalizadores que estudiamos en los procesos indicados”, añade A. Jiménez.

El proyecto de excelencia Sólidos nanoporosos para catálisis medioambiental, incentivado por Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa de la Junta de Andalucía con 174.883.euros., tiene varios objetivos. En primer lugar, se pretende eliminar los hidrocarburos poli-aromáticos presentes en los combustibles diesel hasta reducirlos a los límites permitidos por la U.E., que en la actualidad es un contenido inferior al 11%.

El proceso industrial de eliminación de los poli-aromáticos se hace tras una primera etapa en la que se separa el azufre hasta reducirlo a concentraciones inferiores a 50 ppm. Por tanto, en una segunda etapa pretendemos prescindir de los poli-aromáticos usando metales nobles soportados sobre los sólidos ácidos nanoporosos.

Estos catalizadores son bifuncionales, ya que presentan la capacidad de hidrogenación (reacción química que tiene como resultado la adición de hidrógeno) de los metales nobles y, debido a la acidez del soporte, facilitan la apertura de las ciclo-parafinas formadas (moléculas procedentes del petróleo que generan cristales pequeños), dando lugar a hidrocarburos largos (con cadenas largas de moléculas) que mejoran sus propiedades de combustión, es decir, su número de cetano. Pero el diesel que procede de la primera etapa, aún tiene un contenido en azufre de unas 50 ppm, es necesario que los catalizadores r sean tio-resistentes, es decir, que no se desactiven por azufre.

En este sentido, se persigue explorar la capacidad de hidrogenar en presencia de compuestos de azufre de los catalizadores de cobalto dopados (se le añaden otras sustancias) con otros elementos (Pt, Ir, Pd y Ru), así como catalizadores de níquel dopados con cromo, todos ellos soportados sobre los distintos sólidos nanoporosos. Con ello, “obtenemos mejores combustibles”.

El segundo fin de este proyecto está enfocado hacia la eliminación del azufre de los combustibles diesel. Aunque esta reacción está muy desarrollada en la industria, en la que se emplean los catalizadores basados en los sulfuros de Cobalto y Molibdeno soportados sobre alúmina, las tendencias actuales incluyen tanto las mejoras de los catalizadores sulfurados como la búsqueda de nuevas composiciones.

De esta forma, según el responsable de la investigación, “nuestro fin es la preparación de fosfuros de níquel y cobalto sobre los sólidos nanoporosos y explorar sus actividades frente a moléculas orgánicas que contienen azufre y nitrógeno". Además, “pretendemos la optimización de algunos catalizadores basados en sulfuros, tales como los de rutenio y de cromo”.

Otras formas de combustible ecológico

Los científicos dirigidos por A. Jiménez, tienen otra finalidad, que es la reducción catalítica selectiva de los óxidos de nitrógeno que se producen en las emisiones de los vehículos diesel, utilizando urea como agente reductor, y basados en cobre y hierro soportados.

Los catalizadores no presentan la toxicidad de los comerciales actuales, que contienen vanadio, y se hará una modelización con un programa ad hoc de redes neuronales que simula cuál sería el comportamiento del catalizador en condiciones reales de operación.

En cuanto a la producción de combustible limpio, otra línea de investigación cuyo responsable es el profesor Maireles, consiste en la preparación de biodiésel por trans-esterificación (grupo de reacciones en las que un éster reacciona con otro alcohol para formar un éster diferente), con metanol de aceites vegetales mediante catálisis heterogénea (modificación de la velocidad de una reacción química, en la que catalizador y sustrato están en dos fases distintas), usando los sólidos nanoporosos y fases activas básicas. Estos combustibles son limpios, exentos de azufre y poli-aromáticos y evitan la dependencia del petróleo.

Más información:

Antonio Jiménez López

Universidad de Málaga

Tel.: 952 13 18 76

Email: ajimenez@uma.es