La industria química produce no solo valiosas vitaminas, productos farmacéuticos, sabores y pesticidas, sino también una gran cantidad de desechos. Esto es particularmente cierto en la producción farmacéutica y química fina, donde el volumen del producto deseado puede ser solo una fraccióndel volumen de residuos y subproductos de síntesis no vendibles.
Una razón para esto es que muchas reacciones químicas utilizan catalizadores en forma disuelta, como dice Javier Pérez-Ramírez, profesor de ingeniería de catálisis. Los catalizadores son sustancias que aceleran una reacción química. En el caso de catalizadores disueltos, a menudorequiere una gran cantidad de esfuerzo separarlos del disolvente y de los productos de reacción para su reutilización. Los catalizadores en forma sólida evitan este problema por completo.
Pérez-Ramírez y su grupo ahora han colaborado con otros científicos europeos y un socio de la industria para desarrollar un catalizador tan sólido para una reacción química importante, como informan los investigadores en la revista Nanotecnología de la naturaleza . Su catalizador es una red molecular compuesta de átomos de carbono y nitrógeno nitruro de carbono grafítico que presenta cavidades de dimensiones atómicas en las que los investigadores colocaron átomos de paladio.
Catalizador eficiente para una reacción ganadora del premio Nobel
Al hacer pequeñas partículas de este material de paladio-carbono-nitrógeno, los científicos pudieron demostrar que cataliza lo que se conoce como la reacción de Suzuki de manera muy eficiente ". En química, la formación de un enlace entre dos átomos de carbono a menudo se realiza utilizandoLa reacción de Suzuki ", dice Sharon Mitchell, científica del laboratorio de Pérez-Ramírez. Fue esta reacción la que le valió al científico japonés Akira Suzuki y a dos colegas el Premio Nobel de Química 2010.
Hasta ahora, el proceso a escala comercial ha utilizado ampliamente catalizadores de paladio solubles. Los intentos anteriores de unir el catalizador soluble a un cuerpo sólido siempre dieron como resultado catalizadores relativamente inestables e ineficientes.
Considerablemente menos desperdicio
El nuevo catalizador de paladio de los investigadores de ETH es mucho más estable. Por esa razón, y debido a que no se disuelve en el líquido de reacción, puede usarse durante un período de tiempo mucho más largo. Además, el catalizador es mucho más costoso.eficaz y unas veinte veces más eficiente que los catalizadores utilizados en la actualidad.
"Eso significa que el nuevo catalizador no solo reduce los costos de sintetizar productos químicos finos, sino que también reduce el consumo de paladio y disminuye la cantidad de desechos", dice Pérez-Ramírez. El catalizador podría estar listo para su uso en la industria:Los científicos afirman que debería ser fácil aumentar la producción y el uso del catalizador desde el laboratorio.
Como señalan los investigadores, el uso de nitruro de carbono grafítico como catalizador sólido no se limita a la reacción de Suzuki. También debería ser posible poblar la red con átomos de metales distintos al paladio para catalizar otras síntesis.Los científicos de ETH explorarán estas posibilidades en futuras investigaciones. También planean fundar una empresa derivada para comercializar esta nueva familia de catalizadores.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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