Investigadores del Instituto de Tecnología Química, centro mixto del Consejo Superior
de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València, en
colaboración con científicos de la Jilin University de China, han descubierto una nueva
técnica que acelera la cristalización de las zeolitas mediante el empleo de radicales
libres del grupo hidroxilo en el proceso de síntesis. Esta investigación, que podría tener
múltiples aplicaciones industriales, ha sido publicada en la revista Science Report.
Las zeolitas son materiales cristalinos con una estructura de pequeños poros regulares
que permiten la entrada de moléculas en su interior. En función de la composición
química y la topología de estos poros estructurales, se pueden desarrollar distintas
reacciones químicas. “La estructura actúa como un tamiz, dejando pasar sólo aquellas
moléculas que sean más pequeñas que los poros”, explica el profesor de investigación
del CSIC Avelino Corma, uno de los firmantes del trabajo. Por este motivo, “las zeolitas
se utilizan habitualmente en muchos procesos catalíticos y tienen un gran impacto en
industrias como la petroquímica, la química fina o la separación de gases”, aclara
Corma.
El proceso de síntesis de las zeolitas es muy complejo, y conlleva varios pasos que
requieren de varias horas para llevarse a cabo, y que emplean como catalizador
aniones hidroxilo, que están formados por un átomo de oxígeno y otro de hidrógeno.
Pero, a pesar de que se puede reproducir, el mecanismo de cristalización de las
zeolitas a nivel molecular todavía no ha sido completamente desentrañado.
En esta investigación, los científicos del Instituto de Tecnología Química de Valencia
han empleado técnicas de radiación ultravioleta, junto con un proceso de oxidación
avanzada conocido como Reacción de Fenton (llamado así por su descubridor en 1894,
H.J.H. Fenton), produciendo así radicales altamente reactivos del grupo hidroxilo, y han
podido comprobar que de este modo lograban reducir en varias horas el proceso de
cristalización de las zeolitas. Un radical libre no es más que una especie química que se
caracteriza por poseer uno o más electrones desapareados. Se forma como intermedio de reacciones químicas y es extremadamente inestable y, por tanto, con gran poder
reactivo y de vida media muy corta (10-9
segundos).
“El descubrimiento del papel que los radicales libres del grupo hidroxilo juegan en el
mecanismo de síntesis de las zeolitas arroja nueva luz sobre el proceso de cristalización
de estos materiales microporosos que tanto demanda la industria química”, añade
Mercedes Boronat, investigadora del CSIC que también firma el trabajo.
Los resultados de este trabajo podrían aplicarse para acelerar los procesos de síntesis
de las zeolitas, reduciendo el coste de producción de estos materiales que son
ampliamente utilizados por todo tipo de industrias, como la petroquímica, la de los
detergentes, o el sector de los materiales absorbentes.
Guodong Feng, Peng Cheng, Wenfu Yan, Mercedes Boronat, Xu Li, Ji-Hu Su, Jianyu Wang, Yi
Li, Avelino Corma, Ruren Xu, Jihong Yu. Accelerated crystallization of zeolites via hydroxyl
free radicals. Science Report. DOI: 10.1126/science.aaf1559
