Síntesis de zeolitas a medida
Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han dado a conocer un nuevo concepto para la síntesis de tamices moleculares, basado en el uso de moléculas orgánicas que se autoensamblan y que puede permitir algo así como la “síntesis de zeolitas a medida”. Un primer resultado ha sido la síntesis de la zeolita A con cantidades controladas de aluminio, la zeolita A es conocida desde hace más de 40 años; sin embargo, hasta ahora no era posible sintetizarla con bajo contenido en aluminio, lo que limitaba mucho las posibles aplicaciones.
El trabajo, dirigido por el profesor Avelino Corma, director del Instituto de Tecnología Química (centro mixto del CSIC y la Universidad Politécnica de Valencia), es relevante tanto en el ámbito científico como en el industrial. Las zeolitas son sólidos cristalinos porosos que poseen canales y cavidades de dimensiones moleculares y que tienen aplicación como absorbentes y catalizadores en numerosos procesos de interés industrial.
El trabajo se fundamenta en la aplicación de un nuevo concepto en el campo de la síntesis de zeolitas basado en el uso de ciertas moléculas orgánicas que poseen la capacidad de autoensamblarse, formando dímeros (pares de moléculas) que se ajustan a la forma y tamaño de las cavidades de las zeolitas, actuando así a modo de plantilla para generar la porosidad.
Este concepto se ha logrado aplicar con éxito a la zeolita A, paradigma de las zeolitas por su alto contenido en aluminio y por su gran aplicación industrial. De este modo, se ha conseguido sintetizar este material en su forma puramente silícea y con cantidades controladas de aluminio.
La zeolita A es conocida desde hace más de 40 años y empleada en diversas aplicaciones industriales, fundamentalmente como absorbente y en algunos procesos de separación. Sin embargo, hasta ahora no era posible sintetizarla con bajo contenido en aluminio, lo que limitaba mucho otras posibles aplicaciones, tales como aditivo de catalizadores de craqueo catalítico, en procesos de conversión de metanol a olefinas o en la separación de olefinas y parafinas, entre otras.
Moléculas orgánicas como plantillas
Los autores han sintetizado zeolita A puramente silícea, así como con cantidades controladas de aluminio en su composición, en el rango apropiado para su aplicación en catálisis y separación. El estudio ha necesitado la participación de varios expertos en química orgánica e inorgánica, cristalografía y catálisis pertenecientes al Instituto de Tecnología Química, en Valencia, y al Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona, también del CSIC.
En una primera etapa del trabajo, los autores sintetizaron las moléculas orgánicas capaces de autoensamblarse y formar estructuras que se adaptan perfectamente a la forma y tamaño de las cavidades de la zeolita A.
Utilizando estas moléculas como plantillas, se obtuvieron distintas muestras de zeolita A con contenidos en aluminio controlados. Las pruebas catalíticas y medidas de absorción han confirmado el potencial de estos nuevos materiales.
El trabajo del Instituto de Tecnología Química posee un alto grado de reconocimiento internacional dentro del campo de la catálisis y de la síntesis de zeolitas. Su director, Avelino Corma, ha recibido recientemente premios de la Asociación Norteamericana de Catálisis (Houdry Award), la Federación Europea de Sociedades de Catálisis (F. Gault Award), y la Asociación Internacional de Zeolitas (Breck Award). El Instituto de Tecnología Química ha patentado en los últimos cinco años un total de 11 nuevas zeolitas y tres procesos catalíticos.
