Un grup d'investigació de l'Institut de Ciència Molecular (ICMol), situat en el Parc Científic de la Universitat de València, ha sintetitzat un nou material consistent en entitats dinuclears Pal·ladi-or. Este material, extraordinàriament eficaç en la purificació d'etilé, facilitarà l'obtenció industrial de polietilé, material àmpliament utilitzat en una infinitat de productes quotidians. El treball ha sigut patentat i publicat en la revista Nature Catalysis, i és un exemple de col·laboració entre diferents institucions d'investigació
L'etilé és el primer compost orgànic produït a nivell mundial –prop de 100 milions de tones a l'any– i és la base per a multitud de productes químics utilitzats comunament, com el polietilé. Borses, joguets o el film transparent de la cuina estan fets de polietilé. Per a la seua obtenció es necessita etilé purificat mitjançant un catalitzador.
L'etilé purificat és essencial per a preparar els compostos que li seguixen en la cadena de valor química, com per exemple el polietilé, el segon plàstic més produït escala mundial. Esta purificació requerix d'un catalitzador que afavorisca el procés, ja que l'etilé cru conté un 1% d'acetilé que impossibilita la polimerització i, per tant, ha de ser hidrogenat a etilé. Per este motiu, la reacció ha de mantindre's en un rang de temperatures molt estricte per a evitar un increment inesperat de temperatura.
La purificació d'etilé és la segona reacció en volum a escala mundial en química orgànica. Borses de tota mena, envasos, canonades són objectes fabricats amb polietilé, que suposa prop del 15% dels quasi 400 milions de tones de plàstics produïdes en 2021.
El nou catalitzador podria utilitzar-se en les plantes industrials per a la purificació d'etilé una vegada es desenvolupe l'escalat de la síntesi del material
Així, en este projecte s'ha desenvolupat un catalitzador de pal·ladi ben definit, inserit en una xarxa metall-orgànica sòlida (MOF, per l'anglés Metall-Organic Frameworks), que permet controlar moltíssim millor el rang de temperatures de la reacció i deté qualsevol reacció secundària, la qual cosa permet dur a terme la reacció en condicions industrials d'una manera més segura i eficient, evitant els problemes de seguretat i costos associats a l'actual procés industrial.
El nou catalitzador realitza tot el procés de purificació sobre un únic àtom de pal·ladi unit a un altre únic àtom d'or, el qual modifica l'activitat del pal·ladi per a fer-lo més eficient i selectiu i poder així treballar en un rang de temperatures de quasi 100 graus centígrads, enfront dels 50 graus dels catalitzadors actuals. A més, a causa de la xicoteta grandària de porus del MOF, es controlen els processos indesitjats de polimerització de l'acetilé.
El nou catalitzador, que ha sigut patentat, descriu la síntesi del nou material MOF i la seua excel·lent activitat catalítica en la reacció d'hidrogenació d'acetilé en corrents d'etilé. La cotitularitat d'esta patent correspon tant a la Universitat de València com al CSIC i a la UPV, en un exemple de col·laboració entre diferents institucions d'investigació
Segons l'equip, el nou catalitzador podria utilitzar-se en les plantes industrials per a la purificació d'etilé una vegada es desenvolupe l'escalat de la síntesi del material.
En el treball, recentment publicat en la revista Nature Catalysis, participen l'Institut de Ciència Molecular (ICMOL), situat en el Parc Científic de la Universitat de València, l'Institut de Tecnologia Química (ITQ), la Universitat de Cadis, el sincrotró CELLS−ALBA i la Universitat de Calàbria (Itàlia).
El nou catalitzador, que ha sigut patentat, descriu la síntesi del nou material MOF i la seua excel·lent activitat catalítica en la reacció d'hidrogenació d'acetilé en corrents d'etilé. La cotitularitat d'esta patent correspon tant a la Universitat de València com al CSIC i a la UPV, en un exemple de col·laboració entre diferents institucions d'investigació.
Referència:
Ballesteros-Soberanas, J., Martín, N., Bacic, M., Tiburcio, E., Mon, M., Hernandez-Garrido, J. C., Marini, C., Boronat, M., Ferrando-Soria, J., Armentano, D., Pardo, E. & Leyva-Pérez A. A MOF-supported Pd1-Au1 dimer catalyzes the semi-hydrogenation reaction of acetylene in ethylene with a nearly barrier-less activation energy. Nature Catalysis. https://www.nature.com/articles/s41929-024-01130-7