domingo, 29 de enero de 2017

El diésel se enriquece con aditivos obtenidos por catalizadores sólidos menos contaminantes

Cuando alcancemos la mitad de este siglo, se prevé que en los países desarrollados se producirán 14 billones de litros de biodiesel al año. La cifra, calculada sobre la idea del agotamiento de los combustibles fósiles y las políticas de fomento de energías alternativas, hace pensar que para entonces se habrá avanzado tanto en el diseño de motores adecuados para el nuevo combustible como en la producción de biodiesel de calidad, algo imprescindible para ser realmente competitivo, así como en la valorización y gestión del principal residuo que ocasiona su producción: la glicerina. Y en ello están ingenieros y químicos de medio mundo. Entre ellos, el equipo de investigación FQM162, al que pertenece la catedrática de Química Orgánica de la Universidad de Córdoba (España), Felipa Mª Bautista, que acaba de encontrar un catalizador que permite dar un nuevo paso en los dos últimos aspectos señalados.

Concretamente, y según detallan en un artículo publicado en la revista Applied Catalysis firmado por el equipo de Bautista y el grupo FQM346, que dirige el profesor César Jiménez-Sanchidrián, el empleo de sílices combinadas con grupos sulfónicos para la transformación de la glicerina en sus correspondientes éteres, al reaccionar con el alcohol t-butílico, es considerablemente más eficaz y ventajoso, desde el punto de vista medioambiental, que el empleo de ácidos minerales. Y lo es por dos motivos fundamentales. El primero porque al ser un catalizador sólido, al final de la reacción, puede ser filtrado con facilidad y reutilizado en nuevas reacciones, y el segundo porque se obtiene un mayor rendimiento, lo que en química orgánica significa que a partir de una molécula de glicerina se consigue obtener más cantidad de éteres. De ellos, los di- y triéteres son los empleados como aditivos con los que enriquecer el diesel-biodiesel de forma que se obtenga un producto realmente competitivo de más fácil combustión y de menor viscosidad. Concretamente, según el trabajo reseñado en Applied Catalysis, con el catalizador de sílice sulfonada de la Universidad de Córdoba se consigue un rendimiento del 30% en dichos éteres frente al 20% de sus homólogos más populares, entre los que se encuentra uno de los catalizadores ácidos de referencia, la resina comercial, amberlita-15, que exhibe, además, una menor estabilidad térmica.

La síntesis de nuevas moléculas a partir de la glicerina está en el origen de multitud de productos cotidianos, muchos de ellos relacionados con la industria cosmética. El jabón o a crema facial que usan millones de personas en el mundo han requerido de una u otra forma de la química orgánica. El equipo de investigación de la Universidad de Córdoba lleva décadas trabajando en la obtención de catalizadores que faciliten y aceleren los procesos químicos que permitan la fabricación de todo tipo de productos. Su especialización en los procesos de producción de biodiesel a partir de la transformación de grasas naturales se inició hace décadas y le ha permitido obtener destacados resultados científicos. Su orientación ambientalista, por ejemplo, le llevó a la producción de biodiesel empleando enzimas, como catalizadores, que pueden sustituir a la sosa, habitualmente empleada, y mucho más contaminante. Esa “química verde” es la que preside su trabajo con catalizadores cada vez más eficientes, capaces de sustituir a los procesos clásicos, más contaminantes, y de conseguir más valor al compuesto, que hasta hace bien poco se consideraba un residuo, y hoy genera ingresos millonarios a algunas marcas: la glicerina. (Fuente: UCO)

lunes, 16 de enero de 2017

¿Cómo se forman los misteriosos cristales de nieve hexagonales?

Las caprichosas y geométricas formas de los cristales que forman un copo de nieve se originan en condiciones de alta humedad. En atmósferas secas, los cristales adoptan una apariencia mucho más austera, con prismas hexagonales.

“Esta aparente sencillez esconde una complejidad asombrosa frente a los cambios de temperatura”, explica Luis González MacDowell, responsable del grupo de investigación de Interfaces Moleculares de la Universidad Complutense de Madrid (UCM).

Según bajan los grados, los prismas hexagonales achatados se alargan y adoptan forma de columna, un comportamiento que se repite varias veces. La clave parece estar en una fina capa de agua líquida que aparece sobre la superficie del hielo cuando este entra en contacto con la atmósfera. Los científicos han simulado por ordenador esta superficie a escala molecular.

“En nuestro análisis descubrimos que cuando se mira esta capa (de apenas un nanómetro) con mucho detalle, se comporta como si estuviese emparedada entre dos superficies de hielo-agua y agua-vapor”, explica González MacDowell, autor principal del estudio que se publica en Physical Review Letters.

Estas dos superficies (hielo-agua y agua-vapor) se comportan de manera distinta a alta y a baja temperatura.

Así, en condiciones muy frías, por debajo de -25 ºC o -20 ºC, los prismas hexagonales son más largos que anchos y presentan forma de columnas. Si se eleva la temperatura, entre -20 ºC y -10 ºC, los cristales pierden su altura y se transforman en prismas chatos. Cuando aumenta más allá de los -10 ºC, se vuelven a convertir en columnas, y vuelvan a achatarse si el mercurio sube a alrededor de los cero grados.


Cristales con formas hexagonales achatadas. 

Lo que se sabía hasta ahora es que el prisma adopta forma de columna cuando las bases crecen más rápido, mientras que toma una forma achatada si son los lados (la cara prismática) los más veloces.

“Esta explicación es incompleta puesto que no indica por qué las velocidades de crecimiento de las diferentes caras del prisma cambian con la temperatura. Eso es lo que hemos investigado nosotros”, señala Pablo Llombart, investigador del equipo y coautor del trabajo.

El estudio revela que dos grados por debajo del punto de fusión del hielo (a los 0 ºC), las fluctuaciones de los lados del prisma son pequeñas, como las de una superficie lisa. Por encima de esa temperatura se hacen muy grandes y aumentan a medida que crece el cristal, como en las superficies rugosas.

“Al convertirse en una superficie rugosa, su velocidad de crecimiento aumenta de forma abrupta, lo que indica la propensión de los cristales a crecer en forma de prismas hexagonales chatos, como se observa en la naturaleza”, explica Jorge Benet, investigación del equipo y coautor del estudio.

En su opinión, este hallazgo “es un pequeño paso, pero aún quedan unos cuantos más para llegar a entender por completo el misterio de los hábitos cristalinos del hielo atmosférico. Mucho campo abierto para seguir explorando este fascinante problema”. (Fuente: Universidad Complutense de Madrid)