Investigadores del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), centro mixto del CSIC y la Universidad de Zaragoza, junto a las universidades chinas ShanghaiTechsity y Jilin y el Instituto Max-Planck han desarrollado un trabajo que ha permitido localizar e identificar todos los átomos de dos de las zeolitas más importantes a nivel industrial.
Desde el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón han explicado en una nota de prensa que las zeolitas son compuestos inorgánicos de silicio, aluminio y oxígeno, principalmente, con estructura porosa formada por canales o cavidades que presentan alta estabilidad térmica.
«Son ampliamente empleados en la industria química y farmacéutica, siendo el catalizador heterogéneo más importante en el mundo», han apuntado desde el INMA, que ha detallado que las zeolitas son capaces de transformar materias primas en productos de alto valor añadido disminuyendo los costes de producción.
De este modo, «son indispensables» en la producción de gasolina, obtención de plásticos -PET o estireno entre otros-, nylon o incluso para el tratamiento de gases procedentes de los vehículos, han apuntado los investigadores del mencionado trabajo, cuyos resultados han sido publicados y destacados en la portada de la revista Angewandte Chemie.
El INMA ha precisado que una característica «única e inherente a las zeolitas» es su capacidad de confinamiento, siendo capaces de acomodar distintos tipos de compuestos dentro de su estructura, de forma que gracias a esta propiedad, además de sus múltiples aplicaciones industriales, son capaces de generar materiales avanzados «que den respuesta a los nuevos retos de la sociedad en áreas relacionadas con el medio ambiente, reduciendo la huella de carbono, el uso de fuentes de energía alternativas, el tratamiento de aguas o el reciclaje».
Todas estas aplicaciones están directamente relacionadas con la estructura de las zeolitas y entre los múltiples retos que quedan por responder en el campo de la catálisis en general y de las zeolitas enparticular es la caracterización a nivel local, tanto de los enlaces de oxígeno, como de átomos adicionales incorporados a la red.
«Estos aspectos son fundamentales a la hora de entender las capacidades catalíticas de las zeolitas que facilitarían el diseño de materiales con funcionalidades mejoradas», han apuntado las citadas fuentes.
INVESTIGACIÓN
El equipo de investigación en el que trabaja Álvaro Mayoral, investigador del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón, junto con el profesor Terasaki de la Universidad ShanghaiTech University han conseguido localizar e identificar todos los átomos de dos de las zeolitas más importantes a nivel industrial, incluyendo oxígenos, cationes fuera de la propia red y átomos que sustituyen al silicio pasando a formar parte de la estructura zeolítica.
Para llevar a cabo este trabajo, el equipo ha utilizado técnicas avanzadas de microscopía electrónica de transmisión. Además, gracias al empleo de análisis de imagen, difracción de electrones y cálculos teóricos han conseguido estudiar las estructuras de dos de las zeolitas más importantes en la industria -Na-LTA y Fe-MFI- y observar por primera vez la presencia de metales de transición (hierro) incorporado a la red, los cuales se incorporan de manera aleatoria sustituyendo al silicio.
Gracias al estudio, también se han observado puentes de oxígeno en ambas estructuras lo que representa el primer paso para la localización de centros ácidos, responsables de las reacciones de catálisis ácida, utilizada, por ejemplo, en la producción de nylon.
Los resultados presentados en este trabajo ofrecen «claves esenciales» para controlar y diseñar los centros químicamente activos a nivel atómico, fundamentales para la generación de nuevos materiales funcionales con propiedades avanzadas, han apuntado desde el INMA.
