Nueva vía de producir energía a partir de electrocatalizadores

 Las energías renovables y su uso se ha amplificado en nuestra vida cotidiana y es la apuesta a un mejor futuro para el planeta. Para ello, la ciencia continua investigando para obtener nuevas fuentes limpias de energía, es así como se ha descubierto una nueva tecnología para producir energía en masa.

Se trata de un electrocatalizador, más económico y eficiente. Este produce hidrógeno verde (el cual es hidrógeno obtenido mediante energías renovables como el gas natural) a partir de agua, descubrimiento que podría abrir una puerta a la producción de energía limpia en gran escala.

Los científicos se han basado en el uso de catalizadores de metales preciosos como el platino para acelerar el proceso de descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno. Ahora, la reciente investigación de la Universidad de Curtin, ha descubierto que agregar cobalto y níquel a los catalizadores más baratos mejora su rendimiento. Esto provoca que se reduzca la energía necesaria para dividir el agua.

El principal investigador, el doctor Guohua Jia, afirma que este descubrimiento puede tener una gran implicación en el alcance de una generación sostenible a partir de combustible verde, además de abrir nuevas vías de investigación para el sector energético. También nos cuenta en que su investigación se basó principalmente en tomar nanocristales bidimensionales de hierro y azufre, los cuales no suelen funcionar a la hora de catalizar una reacción impulsada por electricidad para obtener el hidrógeno del agua. y añadir iones de níquel y cobalto en pequeñas cantidades, esto transformó el hierro-azufre de bajo rendimiento en un catalizador más consistente y eficaz.

He elegido este tema debido a que me ha llamado la atención ver el uso de un concepto trabajado en clase en la vida científica y la gran repercusión que descubrimientos de este tipo pueden tener en nuestra vida diaria.

Dejo el enlace al artículo completo:https://www.20minutos.es/noticia/4827860/0/descubren-nueva-via-producir-energia-limpia-manera-masiva/?autoref=true

Nobel de química por el desarrollo de un nuevo tipo de catalizadores

 Los catalizadores son sustancias realmente útiles en muchos ámbitos, son compuestos que aceleran el proceso de las reacciones químicas sin influir en el producto final ya que reducen la energía de activación, hasta ahora se creía que solo había dos tipos de catalizadores, los metálicos como los que hay en los tubos de escape de los coches que ayudan a reducir las emisiones de gases tóxicos después de cierta cantidad de kilómetros, y las enzimas, que son las sustancias orgánicas que hay en los seres vivos, en nuestro caso estas sustancias se encuentran a lo largo de todo nuestro tracto digestivo y sirven para deshacer las moléculas complejas y formar las sustancias que nuestro cuerpo necesita para vivir.

Sin embargo desde el año 2000 se lleva desarrollando el campo de la organocatálisis, y recientemente los investigadores Benjamin List y David MacMillan han sido premiados con el nobel de química por sus avances en este prometedor campo de la química.

Y que es exactamente este nuevo tipo de catálisis y por que es tan prometedora?

La organocatálisis consiste en pequeñas moléculas orgánicas que forman un marco estable de carbono al que se se pueden unir otras sustancias que contengan elementos como oxigeno, azufre, nitrógeno o fosforo, por una parte al estar hechos esencialmente de carbono resultan mas baratos y ecológicos en cuanto a producción, por otra parte, la mejor característica de estos nuevos catalizadores es que permiten la catálisis asimétrica, lo cual resuelve un problema muy frecuente para ámbitos como el desarrollo de medicamentos, donde se quiere obtener una molécula con la ayuda de un catalizador, pero este ayuda a crear dos tipos de moléculas distintas, ya que se forman dos moléculas con los mismos exactos componentes pero dadas la vuelta formando dos moléculas simétricas, como si fuesen una mano izquierda y una derecha, los trabajadores del laboratorio normalmente solo quieren una de estas moléculas y la otra la desechan, pues bien, con este nuevo tipo de catálisis este problema desaparece, ya que solo colabora en la formación de un tipo de molécula, por lo que no se generan sustancias de residuo.

He elegido este tema por que me ha llamado la atención que se haya hecho un descubrimiento asi tan recientemente, también me parece muy prometedor por lo útil y practica que parece este nuevo tipo de catálisis.

El articulo lo he sacado de aquí: https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-nobel-quimica-impulsores-construccion-moleculas-20211006115614.html   

CATALIZADORES BIMETÁLICOS

CATALIZADORES BIMETÁLICOS

¿Qué es un catalizador y cuál es su utilidad? Un catalizador es una sustancia química que acelera la velocidad ( la rapidez con la que varía la concentración de una sustancia con el tiempo ) de una reacción química sin consumirse ni afectar al equilibrio químico. Este fenómeno se denomina catálisis. Podemos distinguir dos tipos de catálisis:

- homogénea, cuando el catalizador se encuentra en la misma fase que los reactivos

- heterogénea, cuando el catalizador se encuentra en una fase distinta a la de los reactivos

Sir Humphry Davy es un químico inglés que hizo un gran descubrimiento en 1817, y es que en presencia de platino ( metal ), el oxígeno reacciona de manera explosiva con otros gases: hidrógeno y monóxido de carbono. Las reacciones de combustión inducidas por el platino, de las que se obtienen agua y dióxido de carbono como productos, no consumen el platino, esto sería un gran ejemplo de catálisis. Alrededor de 1900, el químico alemán Wilhem Ostwald, aportó que el catalizador solo tiene efecto en la velocidad de las reacciones químicas, como mencioné anteriormente. Cualquier reacción que ocurra con un catalizador debe poder darse también sin su presencia, aunque más lentamente. Actualmente proporcionan la producción de múltiples sustancias de interés vital : desde fertilizantes hasta fibras sintéticas ( fibra textil que proviene de diversos productos derivados del petróleo ), gasolina y combustible, pero ¿Qué son los catalizadores bimetálicos? Pues como bien indica el nombre son catalizadores compuestos por dos metales, los cuales suelen descartar las reacciones que no les interesan y favorecen al máximo la deseada. Los catalizadores bimetálicos están formados por racimos bimetálicos que suelen poseer un tamaño de 10 a 50 angstrom (un angstrom es la diez mil millonésima parte de un metro).

Fuente utilizada: investigacionyciencia.es

 

 

Se demuestra la efectividad del oro como catalizador químico

 El gas natural es uno de los combustibles fósiles ecológicos más importantes, el cual se puede convertir en productos químicos y combustibles de gran utilidad. Para realizar esta transformación de manera más sencilla y rentable, los investigadores de la Universidad de Cardiff (Reino Unido), de la Universidad de Lehigh (EE.UU.) y del Centro Nacional de Resonancia Magnética de Wuhan (China) han propuesto el uso de un catalizador de oro.

Por el momento, se ha conseguido convertir el metano (presente en el gas natural entre un 70-90%) en metanol y ácido acético, a través de rutas indirectas con diversos pasos que consumen mucha energía. Esto fue posible gracias a la reacción del metano con oxígeno en presencia del catalizador de oro y la zeolita ZSM-5, un mineral utilizado en procesos catalíticos. Los investigadores, sin embargo, solo esperaban producir metanol, por lo que la obtención de ácido acético mediante este nuevo método ha sido un hecho sorprendente.

Además, se observó que dicho catalizador activo contenía nanopartículas de oro (es decir, partículas extremadamente pequeñas) en lugar de átomos o grupos de oro. Dichas nanopartículas son capaces de manifestar propiedades físicas y químicas diferentes a sus partes opuestas de mayor tamaño.

En conclusión, gracias a este estudio se ha podido demostrar que el oro es un catalizador eficaz y confiable a la hora de utilizarlo en reacciones químicas y procesos industriales. El éxito de esta investigación, tal y como explica el profesor Graham Hutchings de la Universidad de Cardiff, es un importante paso para la creación de combustibles y productos químicos de manera sencilla y rentable.

He elegido este artículo ya que habla de un tema actual e interesante relacionado con la catálisis. El artículo completo (en inglés) del que he extraído la información: Solución de oro para el gran desafío de la catálisis (chemeurope.com)

NOBEL DE QUÍMICA 2021

    

 UNA NUEVA FORMA DE FABRICAR MOLÉCULAS

El alemán Benjamin List y el estadounidense David W.C. MacMillan, de forma independiente, desarrollaron un tercer tipo de catalizador (solo había dos tipos: metales y enzimas) utilizando moléculas orgánicas, llamado organocatálisis asimétrica, tal invención a sido reconocida con el Nobel de Química. 

Esto supone un gran cambio, ya que, ahora es posible construir eficazmente cualquier cosa, desde desarrollar productos farmacéuticos nuevos y productos químicos menos contaminantes hasta moléculas que pueden captar la luz en las células solares. Un ejemplo de medicamentos utilizando este método es la paroxetina, que sirve para tratar la ansiedad y la depresión.

Además la organocatálisis asimétrica permite producir una solo versión de la molécula deseada y no de su imagen especular, fundamental para la "química verde" que intenta reducir el impacto medioambiental.

Ganar el Nobel de Química es muy importante pues es muy complicado llegar a obtener el premio, por eso he escogido este artículo, que además es muy actual. Si lo queréis ver completo aquí os dejo el link: Nobel de Química: Un nuevo método para fabricar moléculas se lleva el Nobel de Química

La RUDN ha desarrollado catalizadores de tipo nano 'flores' de grafeno

La RUDN desarrollado una nueva estrategia para obtener catalizadores porosos huecos para la reacción de acoplamiento de Heck. Los catalizadores son similares a una flor, consisten en grafeno, en cuya superficie se depositan hidróxidos de aluminio-cobalto en capas y nanopartículas de paladio. El material obtenido reduce 10 veces el tiempo de síntesis de la sustancia necesaria para obtener colorantes, trans-estilbeno, sin reducir el rendimiento del producto objetivo. 
Los catalizadores generalmente se combinan con hidróxidos de aluminio y cobalto de doble capa para aumentar la actividad catalítica del paladio. Pero la conductividad eléctrica baja, falta de la estabilidad mecánica y el corto ciclo de vida de estos hidróxidos limitan su uso. El científico de la RUDN ha vencido estos obstáculos al introducir óxido de grafeno en la estructura del catalizador. Los átomos de nitrógeno y azufre en la superficie del grafeno aumentan la fuerza de enlace con las nanopartículas de paladio. El grafeno puede ser un portador ideal para el paladio y los hidróxidos de cobalto y aluminio debido a su gran área superficial, estabilidad química y conductividad eléctrica alta.

Para seguir leyendo: https://noticiasdelaciencia.com/art/36337/un-quimico-de-la-rudn-ha-desarrollado-catalizadores-de-tipo-nanoflores-de-grafeno

El uso de catalizadores para obtener hidrógeno

En este enlace se habla de la posibilidad de obtener hidrogeno gracias a un catalizador hecho de sulfuro de molibdeno amorfo en la electrólisis del agua. La electrólisis  es un proceso químico por medio del cual una sustancia inmersa, en este caso el agua, en una disolución se descompone por la acción de una corriente continua.

 Algunas ventajas de la obtención de hidrógeno es que este no es tóxico, es abundante en la naturaleza y se considera una energía limpia., una desventaja hasta ahora era la difícil obtención del mismo que con el uso de este catalizador disminuye.

Nueva Manera Para Conseguir Hidrógeno

La luz del sol no solo puede usarse para generar electricidad, sino también hidrógeno. El hidrógeno es un combustible neutro para el clima que almacena la energía químicamente y la libera de nuevo cuando se necesita, ya sea directamente a través de la combustión (donde solo se produce agua) o como energía eléctrica en una célula de combustible. Pero para producir hidrógeno a partir de la luz solar, se necesitan catalizadores que aceleren la división electrolítica del agua en oxígeno e hidrógeno.

Aquí os dejo un enlace a la pagina web:

https://noticiasdelaciencia.com/art/36689/nuevo-catalizador-para-obtener-hidrogeno

Primera catálisis de una reacción química mediante un campo eléctrico.

La catálisis electrostática, es decir, en la que se usan campos eléctricos, es la forma menos desarrollada de la catálisis en química sintética.Investigadores en España y Australia resolvieron este problema mediante el uso de técnicas basadas en microscopía de efecto túnel (STM).Este avance podría revolucionar la manera de producir compuestos químicos para la vida cotidiana.  

A pesar de que el artículo fue publicado hace varios años, y por lo tanto, no sea de actualidad, es muy interesante y explica la noticia de forma breve: https://www.agenciasinc.es/Noticias/Primera-catalisis-de-una-reaccion-quimica-mediante-un-campo-electrico