Descubren proceso atómico oculto que potencia la producción de propileno

La producción de propileno, un componente esencial en la fabricación de numerosos productos plásticos, se beneficia de un reciente avance científico. Investigadores de la Universidad de Rochester lograron descifrar los secretos a nivel atómico detrás de los catalizadores que transforman el propano en propileno. Este descubrimiento, publicado en el Journal of the American Chemical Society, podría tener un impacto significativo en la química industrial.

En 2021, un estudio en Science demostró que los químicos podían utilizar catalizadores a nanoescala para combinar varios pasos de esta conversión en una única reacción, lo que aumentaba el rendimiento y reducía costos. Sin embargo, la actividad atómica subyacente seguía siendo un misterio, dificultando la adaptación de esta estrategia a otras reacciones industriales importantes.

Los investigadores desarrollaron algoritmos que identificaron las características atómicas que controlan la compleja química que ocurre durante la transformación del propano. El profesor asistente Siddharth Deshpande explicó: "Existen tantas posibilidades sobre lo que ocurre en los sitios activos del catalizador que necesitamos un enfoque algorítmico para filtrar de manera lógica las numerosas opciones y centrarnos en las más relevantes".

Durante su investigación, Deshpande y su estudiante de doctorado Snehitha Srirangam descubrieron patrones inesperados. Encontraron que el óxido en la reacción tiende a formarse alrededor de sitios metálicos defectuosos de manera altamente selectiva, lo que juega un papel crucial en la estabilización del catalizador. Aunque el óxido puede presentarse en diversas composiciones químicas, siempre se posiciona alrededor de estos sitios defectuosos.

Estos hallazgos, junto con las herramientas algorítmicas utilizadas, podrían ayudar a los investigadores a explorar la estructura atómica de otras reacciones, incluyendo la síntesis de metanol, que se utiliza en productos que van desde pinturas hasta pilas de combustible. Deshpande considera que esta comprensión podría guiar a las empresas hacia métodos más eficientes de producción de propileno y otros materiales industriales, reduciendo la dependencia de enfoques de prueba y error que han predominado en el campo durante décadas.

"Nuestro enfoque es muy general y puede abrir las puertas a la comprensión de muchos de estos procesos que han permanecido como enigmas durante décadas", afirmó Deshpande. "Sabemos que estos procesos funcionan y producimos toneladas de estos químicos, pero aún tenemos mucho que aprender sobre por qué exactamente funcionan".

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