Por: Franyi Sarmiento, Inspenet, 20 de enero 2022
Científicos del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han descubierto una nueva zeolita estable con un sistema tridimensional de poros extragrandes interconectados, un material cristalino con grandes poros, que la convierten en un material muy útil en la separación de gases y en procesos catalíticos, así como también en la captación de contaminantes debido a las propiedades de sus poros.
Las zeolitas son materiales cristalinos microporosos cuya aplicación en la separación de gases o en procesos catalíticos depende de la apertura de los poros que limita el acceso de las moléculas al interior de las zeolitas, donde tienen lugar las reacciones. La nueva zeolita, denominada ZEO-1, muestra que los poros de estos minerales pueden superar 7 angstroms de tamaño (1 angstrom equivale a la diezmilmillonésima parte de un metro) y, por tanto, rebasar el límite observado durante ocho décadas de investigación.
Este hallazgo, publicado en la Revista Science, podría aplicarse además en el desarrollo de nuevos fármacos o en la reducción de la polución ambiental.
“El acceso de moléculas al interior de los poros, donde tienen lugar tanto la adsorción (la adhesión de átomos, iones o moléculas de un gas, líquido o sólido disuelto a una superficie) como la reacción catalítica, depende de su tamaño. Para procesar moléculas mayores hacen falta zeolitas con poros de mayor tamaño. Hasta ahora las únicas zeolitas con un sistema tridimensional de poros de tamaño extragrandes eran intrínsecamente inestables”, explica Miguel A. Camblor, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) que ha liderado el estudio.
En más de 80 años de investigación, ninguna zeolita había logrado presentar un poro con un tamaño superior a 7 angstroms, lo que hacía suponer que existía un límite para la porosidad de los aluminosilicatos. Sin embargo, ZEO-1 presenta un sistema 3D de poros cuyo tamaño alcanza los 10 angstroms y una estabilidad que permite mantener su estructura incluso cuando alcanza temperaturas de 1000 ºC.
“Debido a su porosidad, fuerte acidez y alta estabilidad, ZEO-1 puede encontrar aplicaciones como catalizador en química fina para la producción de intermedios farmacéuticos, en liberación controlada de sustancias, para la reducción de la contaminación o como soporte para la encapsulación de sustancias fotoactivas”, añade Camblor.
Para demostrar que esta nueva zeolita podría ser útil en aplicaciones relacionadas con moléculas más grandes, el equipo científico midió la adsorción a la superficie interna de la zeolita de una molécula de mayor tamaño, denominada colorante Rojo Nilo. Además, probaron su rendimiento en el craqueo catalítico de petróleo pesado, es decir, en el refinamiento de petróleo, un proceso necesario para la producción de combustibles. En ambos casos, el rendimiento de la nueva zeolita superó a las anteriores de poros grandes convencionales que se utilizan actualmente.
Esta investigación es el resultado de una colaboración entre ocho centros de investigación de China, Estados Unidos, Suecia y España.
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