Para mejorar la eficiencia y abaratar los costos de los
catalizadores automotrices, un grupo de investigadores del Centro
de Nanociencias y Nanotecnología (CNyN) de la UNAM, aprovecha
un tipo de rocas microporosas –llamadas zeolitas– y
mejora su actividad y estabilidad al añadirles nanopartículas
de cobre.
En el Departamento de Catálisis del CNyN, ubicado
en Ensenada, Baja California, el investigador Vitalii Petranovskii
encabeza un grupo académico que busca generar tecnologías
propias con recursos abundantes en el país.
“Las zeolitas son materiales que aún no han
sido explorados a fondo, tienen muchas ventajas para diversas aplicaciones
tecnológicas y en México hay yacimientos importantes
en Sonora y Puebla”, destacó el científico.
Esos minerales se utilizan en diversos países para
descontaminar los suelos de metales pesados, de aguas municipales
e industriales. “También se emplean en la agricultura
hidropónica, como abono en cultivos de invernadero e incluso
para limpiar el aire en las misiones espaciales”, detalló.
Rocas “mágicas”
A las zeolitas se les considera como “rocas mágicas”,
refirió Petranovskii, quien las estudia desde que trabajaba
en la Academia de Ciencias de Rusia; analiza su aspecto físico
y busca el desarrollo de nuevos materiales con propiedades eléctricas
y ópticas.
Son una familia de minerales aluminosilicatos hidratados
muy cristalinos que, al deshidratarse, desarrollan una estructura
microporosa, con los tamaños de poros en el rango de un nanómetro,
con cavidades ocupadas por iones grandes y moléculas de agua
con gran libertad de movimiento que facilitan el intercambio iónico
y la deshidratación reversible.
Al aprovechar su porosidad, el investigador del CNyN ensaya
la potencial aplicación de cúmulos y nanopartículas
de cobre, cuyo estado en la escala nano otorga una estructura electrónica
diferente del bulto y la superficie grande.
La ingeniería de materiales a nivel molecular y
atómico permite la preparación de objetos nano-cristalinos,
que se consideran como un camino hacia sólidos con propiedades
electrónicas ajustables. Actualmente, el estudio y la aplicación
práctica de estas partículas muy reactivas son limitadas,
debido a la carencia de métodos que permitan su preparación
controlada.
Uno de los procesos de síntesis y posterior aplicación
de nanopartículas de materiales de diferentes tipos (metales,
semiconductores) es introducirlos en matrices inertes, incluidas
las zeolíticas, pues las zeolitas tienen estructuras porosas
uniformes, definidas por la periodicidad en sus cristales.
Catalizadores automotrices
Los catalizadores automotrices –también conocidos
como convertidores catalíticos y popularizados por su capacidad
para reducir las emisiones contaminantes provenientes de los autos–
utilizan las nanopartículas de metales preciosos, que son
escasos y de alto costo.
“Nosotros ensayamos con cobre soportado sobre zeolitas,
mucho más barato. Con este material la esperanza es aumentar
la estabilidad de la actividad catalítica dentro de una zeolita
llamada mordenita”, concluyó Petranovskii.
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