¡Están a su alrededor! La mayoría de los plásticos, polímeros conductores e incluso medicamentos derivan de moléculas con un doble enlace entre dos átomos de carbono, C = C. Estas moléculas se llaman olefinas y se producen principalmente a partir de combustibles fósiles a través de un uso intensivo de energíay un proceso contaminante conocido como craqueo por vapor. Requiere temperaturas de 800 ° C y produce dióxido de carbono de gases de efecto invernadero. No hace falta hoy en día, las alternativas a este proceso que podrían traer beneficios ambientales y económicos son muy buscadas.
Un equipo de investigadores del Centro de funcionalizaciones de hidrocarburos catalíticos, dentro del Instituto de Ciencias Básicas IBS, en colaboración con el profesor Daniel J. Mindiola de la Universidad de Pensilvania, logró una reacción que antes no era posible; produjeronolefinas con ingredientes baratos fácilmente disponibles y a baja temperatura 75 ° C. Este resultado de investigación, publicado en Química de la naturaleza , allana el camino para un uso eficiente de los gases naturales para sintetizar productos químicos importantes.
Los gases naturales, como el metano y el etano, tienen fuertes enlaces carbono-hidrógeno CH que son difíciles de romper. El equipo de investigación logró transformar tales moléculas no reactivas en olefinas, la materia prima química de una miríada de productos que utilizamos en nuestrovida diaria.
Este tipo de método de producción de olefinas se basa en la deshidrogenación, es decir, la eliminación de hidrógenos que conduce a la creación del enlace C = C, la marca de las olefinas. Dado que la energía requerida para romper los enlaces CH fuertes es demasiado alta,la reacción solo se puede lograr con la ayuda de otras moléculas, llamadas catalizadores. Anteriormente, la deshidrogenación solo era posible con catalizadores basados en metales caros, como el iridio.
El estudio logró la producción barata de olefinas gracias a un trabajo en equipo sinérgico entre la computadora y los químicos experimentales. Al simular todo el proceso químico, los químicos de la computadora del IBS aconsejaron a sus colegas en la Universidad de Pennsylvania sobre un catalizador barato a base de titanio para probar
"Nos mudamos del iridio, que es tan raro y costoso que está etiquetado como 'el elemento de los Dioses', a un metal absolutamente barato, el titanio; un elemento con el que todos estamos familiarizados, ya que se usa ampliamente como pigmento blanco para la cerámica, papel y blanqueador de dientes ", explica BAIK Mu-Hyun, el autor principal del SII." La simulación por computadora predice el movimiento de cada electrón y cómo las moléculas van a interactuar, por lo que nos permitió acortar el tiempo de desarrollo ".
Para resumir, el estudio demostró que es posible fabricar olefinas de manera económica y eficiente en términos de energía. La reacción se puede realizar a baja temperatura y el catalizador de titanio se puede reciclar parcialmente, por lo que se puede usar nuevamente para deshidrogenado más gas natural.El próximo desafío del equipo de investigación es hacer que el catalizador a base de titanio sea más eficiente.
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Materiales proporcionados por Instituto de Ciencias Básicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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