Redacción
El propileno es una importante materia prima para plásticos, caucho sintético, surfactantes, tintes y productos farmacéuticos. En los últimos años, ha aumentado la demanda de propileno producido a partir de propano, que es más barato. Se necesitan temperaturas de reacción de más de 600 grados centígrados para obtener un nivel de producción suficiente de propileno, pero en estas duras condiciones, la desactivación severa del catalizador es inevitable debido a la deposición de carbono y/o por otros problemas. Por lo tanto, los catalizadores que se utilizan deben regenerarse de forma continua o en ciclos cortos, lo que hace que el proceso sea poco eficiente y bastante costoso.
Un grupo de científicos japoneses ha desarrollado un catalizador selectivo y ultraestable para deshidrogenar el propano (un proceso esencial para producir la sustancia petroquímica clave del propileno) sin desactivarlo, incluso a temperaturas superiores a los 600 grados centígrados.
El equipo integrado, entre otros, por Yuki Nakaya y Shinya Furukawa de la Universidad de Hokkaido en Japón, se centró en una aleación de platino y galio que tienen propiedades y estructuras únicas. La aleación tiene una alta estabilidad térmica y su estructura no cambia ni siquiera a altas temperaturas. También se sabe que tiene dos tipos de sitios catalíticos en su superficie, denominados Pt1 y Pt3.
El grupo formuló la hipótesis de que si los sitios Pt3 (que facilitan la deposición de carbono además de producir propileno) se desactivan para permitir que solo funcionen los sitios Pt1, el catalizador será ultraestable y también podrá evitar la deposición de carbono. El grupo probó varios metales y métodos de síntesis de catalizadores para hacer que solo funcionase el sitio Pt1.
En la superficie del nuevo catalizador, los sitios Pt1 permanecen expuestos para facilitar la reacción catalítica mientras que los sitios Pt3 (y los denominados Ga3) que se muestran con triángulos están bloqueados. Eso hace muy eficaz obtener propileno por deshidrogenación del propano. (Imagen: Yuki Nakaya, et al., Nature Communications, June 5, 2020)
El catalizador recientemente desarrollado no muestra ninguna desactivación cuando se deshidrogena el propano a 600 grados centígrados. Al probarlo, el catalizador mantuvo la tasa de conversión inicial del 30 por ciento durante 96 horas después de iniciada la reacción, lo que demuestra que es significativamente más estable que los catalizadores convencionales. La selectividad para el propileno es tan alta como el 99,6 por ciento, con pocas reacciones secundarias, incluyendo la deposición de carbono. Los resultados indican que este catalizador alcanza el mejor rendimiento del mundo a temperaturas de 580 grados centígrados o más. En particular, su vida útil es más del doble de la longevidad récord previamente anunciada para tales catalizadores. Además, el catalizador puede ser producido a un coste que no supera al de los catalizadores convencionales.
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