RUDN University
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Químicos de la Universidad RUDN propusieron una nueva forma de sintetizar catalizadores para la conversión de alcohol etílico. Los materiales obtenidos son catalizadores prometedores para la conversión selectiva del etanol, lo que supone una etapa importante en el desarrollo de una tecnología alternativa para la obtención de valiosos productos de síntesis química a partir de materias primas vegetales.

El etanol combustible es el alcohol etílico, se produce a partir de material vegetal por fermentación de biomasa de residuos industriales o agrícolas. Se utiliza como un combustible más respetuoso con el medio ambiente que la gasolina. Pero éste no es su único uso: el etanol puede convertirse en acetaldehído, éter dietílico y otros productos químicos demandados por la industria. Para desencadenar estas reacciones químicas se necesitan catalizadores muy eficaces. Sin embargo, los catalizadores existentes contienen metales preciosos, por lo que su uso es demasiado caro. Los químicos de la Universidad RUDN propusieron nuevos catalizadores basados en aluminio y circonio, modificados con cobre.

“Los catalizadores más conocidos para la conversión del etanol se basan en óxidos promovidos por metales nobles. Sin embargo, son bastante caros. Una opción más asequible son los catalizadores con cobre como fase activa, pero hasta ahora no se ha encontrado la mejor opción entre ellos. Es necesario mejorar el uso de estos catalizadores para garantizar tanto una alta conversión como la selectividad de la reacción, es decir, dejar la menor cantidad posible de etanol sin procesar y, al mismo tiempo, obtener las sustancias necesarias, y no subproductos”, Anna Zhukova, profesora asociada, doctora, del Departamento de Química Física y Coloidal de la Universidad RUDN

Los químicos de la RUDN combinaron dos enfoques para mejorar la eficacia de los catalizadores para la síntesis de acetaldehído. En primer lugar, combinaron óxidos de varios metales en nanocompuestos: aluminio, cerio y circonio. Los investigadores sintetizaron cinco tipos de polvos con diferentes proporciones de óxidos. Cinco de ellos se prepararon a una temperatura relativamente baja de 180°C, y otros cinco se calentaron a 950°C. Esto permitió formar diferentes estructuras en los materiales. Las muestras calcinadas tenían un gran diámetro y volumen de poros.

La segunda idea fue añadir cobre. Todos los polvos se empaparon en una solución acuosa de nitrato de cobre, se secaron a temperatura ambiente y se expusieron a un flujo de hidrógeno a 400°C. Después, los catalizadores terminados se probaron en la reacción de deshidrogenación del vapor de etanol. Los químicos los colocaron en una fina capa sobre un filtro poroso, y luego alimentaron los vapores de alcohol en el flujo de helio. La reacción se llevó a cabo a temperaturas de entre 240°C y 360°C.

“Todos los sistemas obtenidos demostraron una elevada conversión de alcohol y selectividad a acetaldehído. Los catalizadores que contienen cobre con un 5% de óxido de aluminio produjeron cantidades significativas de acetaldehído con una selectividad superior al 80% a 3600C. Descubrimos que la composición mixta de los óxidos crea condiciones para la formación de centros activos en la superficie del catalizador a partir de iones de cobre con diferentes cargas. La mejor opción es utilizar una mezcla de óxidos con un pequeño contenido de aluminio en la síntesis del catalizador y calcinarlos a 950°C”, Anna Zhukova, de la Universidad RUDN.

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