Solución de oro para el gran reto de la catálisis
Los investigadores demuestran la idoneidad del oro como catalizador para producir metanol y ácido acético a partir del metano del gas natural
Los investigadores de la Universidad de Cardiff, en colaboración con los de la Universidad de Lehigh (EE.UU.) y el Centro Nacional de Resonancia Magnética de Wuhan (China), han propuesto un método sencillo y de bajo coste para convertir directamente el gas natural en productos químicos y combustibles útiles, utilizando el metal precioso oro como ingrediente clave.
Al examinar el catalizador mediante un microscopio electrónico de alta potencia, se descubrió que el catalizador activo no contenía átomos o racimos de oro, sino nanopartículas de oro -partículas extremadamente pequeñas de entre 3 y 15 nanómetros de tamaño que pueden presentar propiedades físicas y químicas muy diferentes a las de sus homólogos de mayor tamaño-. (imagen simbólica).
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Aunque el gas natural es uno de los combustibles fósiles más ecológicos, sigue emitiendo peligrosos gases de efecto invernadero a la atmósfera cuando se quema.
Esto ha llevado a los investigadores a idear nuevas formas de convertir el metano, que representa entre el 70 y el 90% del gas natural, en productos más útiles, como combustibles y productos químicos, de forma sencilla, rentable y con bajas emisiones de carbono.
En un estudio publicado en Nature Catalysis, el equipo dirigido por investigadores del Instituto de Catálisis de Cardiff ha demostrado, por primera vez, la conversión directa del metano en metanol y ácido acético utilizando un catalizador de oro.
Hasta ahora, esto sólo se había conseguido mediante rutas indirectas que incluyen múltiples pasos que consumen mucha energía y son muy costosos.
Para lograr la creación de metanol y ácido acético, el equipo hizo reaccionar el metano con oxígeno en presencia de un catalizador hecho de oro y la zeolita ZSM-5.
Al examinar el catalizador mediante un microscopio electrónico de alta potencia, se descubrió que el catalizador activo no contenía átomos o cúmulos de oro, sino nanopartículas de oro -partículas extremadamente pequeñas de entre 3 y 15 nanómetros de tamaño que pueden presentar propiedades físicas y químicas muy diferentes a las de sus homólogos de mayor tamaño-.
La producción de metanol con este catalizador era de esperar; sin embargo, la novedad del nuevo método llegó en la producción de ácido acético.
El ácido acético es un producto químico industrial habitual que se utiliza en grandes cantidades para fabricar productos como tinta para la impresión textil, tintes, productos químicos fotográficos, pesticidas, productos farmacéuticos, caucho y plásticos.
El metanol, por su parte, se utiliza habitualmente como precursor de muchos otros productos químicos básicos, así como de biocombustible.
A pesar de la conocida inercia del metal precioso oro, una investigación pionera llevada a cabo por científicos del Instituto de Catálisis de Cardiff ha demostrado que, de hecho, es un catalizador extremadamente eficiente y fiable que puede utilizarse eficazmente en muchos procesos industriales importantes.
El coautor del estudio, el profesor Graham Hutchings, catedrático regio de química del Instituto de Catálisis de Cardiff, ha declarado: "La oxidación del metano, el principal componente del gas natural, para formar selectivamente productos químicos intermedios oxigenados utilizando oxígeno molecular ha sido un gran reto de la catálisis durante mucho tiempo.
"En este estudio lo hemos demostrado con éxito por primera vez, proporcionando un importante primer paso hacia la creación de importantes combustibles y productos químicos de forma sencilla y rentable".
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