Un nuevo catalizador abarata y hace más ecológica la fabricación de estireno
Investigadores de ingeniería química han desarrollado un nuevo catalizador que aumenta significativamente el rendimiento en la fabricación de estireno, al tiempo que reduce el uso de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero.
North Carolina State University
"El estireno es un producto químico sintético que se utiliza para fabricar diversos plásticos, resinas y otros materiales", explica Fanxing Li, autor del trabajo y profesor de Ingeniería Química de Alcoa en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. "Como su uso está tan extendido, nos complace haber podido desarrollar una tecnología que es rentable y reducirá el impacto medioambiental de la fabricación de estireno". Las estimaciones de la industria predicen que los fabricantes producirán más de 33 millones de toneladas de estireno cada año para 2023.
Las tecnologías convencionales de producción de estireno tienen un rendimiento de un solo paso de aproximadamente el 54%. En otras palabras, por cada 100 unidades de materia prima que se introducen en el proceso, se obtienen 54 unidades de estireno en cada pasada. Con su nuevo catalizador, los investigadores consiguieron un rendimiento en un solo paso del 91%.
El proceso de conversión tiene lugar a 500-600 grados Celsius, el mismo rango de temperatura que los procesos convencionales de fabricación de estireno. Sin embargo, hay una gran diferencia.
"Las técnicas actuales requieren la inyección de grandes volúmenes de vapor en el reactor donde tiene lugar la conversión", explica Yunfei Gao, becario postdoctoral en NC State y coautor de un artículo sobre el trabajo. "Nuestra técnica no requiere vapor. En términos prácticos, esto reduce drásticamente la cantidad de energía necesaria para realizar la conversión".
En concreto, el proceso de conversión que incorpora el nuevo catalizador utiliza un 82% menos de energía y reduce las emisiones de dióxido de carbono en un 79%.
"Estos avances son posibles gracias al diseño de ingeniería del propio catalizador", afirma Xing Zhu, coautor del artículo e investigador de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Kunming (KUST). "El nuevo catalizador redox tiene una superficie de ferrita de potasio para la fase catalítica y un núcleo mixto de óxido de calcio y manganeso para el almacenamiento de oxígeno en la red". Zhu trabajó en el proyecto como becario visitante en NC State.
"Para adoptar el nuevo catalizador, los fabricantes de estireno tendrían que adoptar un estilo de reactor diferente al que utilizan actualmente", afirma Li. "Necesitarían algo similar a un reactor CATOFIN®. Pero éstos ya se utilizan de forma generalizada para otras aplicaciones industriales. Y el ahorro de costes del nuevo proceso debería ser significativo".
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