Un nuevo catalizador transforma el reciclaje de plásticos diez veces más eficiente

Un equipo de investigadores de la Universidad de Rochester presentó un innovador catalizador de carburo de tungsteno que promete revolucionar el reciclaje de plásticos, haciéndolo diez veces más eficiente que el platino. Este avance podría ser clave para enfrentar la creciente crisis de residuos plásticos y la necesidad de fuentes de energía más limpias.

Los catalizadores basados en metales preciosos como el platino han sido durante mucho tiempo la norma en diversas reacciones químicas. Sin embargo, su alto costo y escasez han impulsado la búsqueda de alternativas más accesibles. En este contexto, el carburo de tungsteno emerge como una opción viable, dada su abundancia en la Tierra y su uso en herramientas industriales.

Los investigadores, liderados por Marc Porosoff, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química y Sostenibilidad, lograron controlar la disposición atómica del carburo de tungsteno a altas temperaturas, descubriendo una fase específica que rivaliza con el platino en reacciones clave, como la conversión de dióxido de carbono en combustibles y productos químicos útiles.

Según Sinhara Perera, estudiante de doctorado en ingeniería química, uno de los principales desafíos del carburo de tungsteno radica en la forma en que se organizan sus átomos. La investigación reveló que la configuración atómica influye significativamente en el rendimiento del catalizador. El equipo diseñó un método para controlar la estructura del carburo de tungsteno durante las reacciones químicas, lo que les permitió identificar una fase, denominada β-W2C, que mostró un rendimiento excepcional en la conversión de dióxido de carbono.

Además de su aplicación en la conversión de CO2, el equipo exploró el uso del carburo de tungsteno en el reciclaje de plásticos, enfocándose en el proceso de upcycling, que transforma plásticos desechados en productos de mayor valor. En un estudio publicado en el Journal of the American Chemical Society, se demostró que el carburo de tungsteno puede impulsar un proceso químico conocido como hidrocracking, que descompone grandes moléculas en otras más pequeñas que pueden ser reutilizadas.

El hidrocracking, aunque común en la refinación de petróleo, ha enfrentado desafíos al aplicarse a los plásticos, debido a la estabilidad de las largas cadenas poliméricas. Sin embargo, el carburo de tungsteno, cuando se produce en la fase adecuada, presenta propiedades metálicas y ácidas que facilitan la descomposición de estas cadenas de carbono. Los resultados mostraron que este nuevo catalizador no solo es mucho más económico que el platino, sino que también es más de diez veces más eficiente en la conversión de residuos plásticos.

Un aspecto clave de estos avances es la capacidad de medir con precisión la temperatura en las superficies de los catalizadores. Los métodos actuales solo ofrecen promedios generales, lo que puede ocultar variaciones críticas en el comportamiento catalítico. Para abordar esto, el equipo adoptó técnicas de medición óptica que les permitieron medir directamente las temperaturas dentro de los reactores químicos, mejorando así la reproducibilidad y la confiabilidad de los resultados.

El trabajo fue financiado por la Sloan Foundation y el Departamento de Energía, lo que subraya la importancia de este hallazgo en la investigación sobre catalizadores y reciclaje sostenible.

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