El ácido clorhídrico aumenta la actividad de los catalizadores

Un equipo de investigación de la Universidad Técnica de Munich (TUM) dirigido por el químico Johannes Lercher ha desarrollado un proceso de síntesis que aumenta drásticamente la actividad de los catalizadores para la desulfuración del petróleo crudo. El nuevo proceso podría quizás también utilizarse para catalizadores en pilas de combustible.

El petróleo crudo contiene una gran cantidad de azufre. Para convertir el petróleo crudo en combustible, los compuestos de azufre deben ser eliminados usando hidrógeno. Los expertos llaman a este proceso hidrotratamiento. El proceso se lleva a cabo utilizando catalizadores.

Bajo la dirección del Prof. Johannes Lercher y el Dr. Hui Shi, un equipo de investigadores de la Cátedra de Tecnología Química de la Universidad Técnica de Munich ha desarrollado ahora un proceso para aumentar muchas veces la actividad de estos catalizadores, tratando previamente los sulfuros metálicos catalíticamente activos con ácido clorhídrico concentrado.

Importante para el medio ambiente

El hidrotratamiento es uno de los procesos catalíticos más importantes, tanto en lo que respecta a la cantidad de catalizador utilizado como a la cantidad de materia prima procesada. Con el hidrógeno altamente presurizado, las impurezas como los compuestos de azufre o de nitrógeno se eliminan del petróleo crudo de la forma más completa posible.

"Este tipo de impurezas se quemarían más tarde para formar dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno, lo que tendría efectos negativos en el medio ambiente, especialmente en la calidad del aire", dice Manuel Wagenhofer, primer autor del estudio. Además, los compuestos de azufre y nitrógeno también dañarían los metales preciosos en los convertidores catalíticos de los vehículos modernos, y reducirían drásticamente su eficacia.

Un efecto sorprendente del ácido clorhídrico

Los químicos de la TUM examinaron esos catalizadores de sulfuros metálicos mixtos para determinar su eficacia en el hidrotratamiento, sintetizando primero los sulfuros de níquel y molibdeno en varias etapas del proceso y tratándolos después con ácido.

"Fue sorprendente cuánto la adición de ácido clorhídrico concentrado aumentó el rendimiento catalítico", dice Wagenhofer. "El ácido clorhídrico mejora la accesibilidad de los centros activos en los catalizadores al eliminar los componentes menos activos, principalmente los sulfuros de níquel. Se forman sulfuros metálicos mixtos más puros y, por lo tanto, más activos".

Grandes ventajas para la investigación fundamental

Los resultados de los químicos de la TUM también son muy importantes para la investigación fundamental. Los sulfuros metálicos mixtos purificados también son más fáciles de examinar, científicamente.

"Por ejemplo, pudimos identificar y cuantificar los centros activos en los catalizadores que fueron tratados de esta manera", explica Lercher. "Esto sólo fue posible porque la superficie ya no estaba cubierta de sulfuro de níquel".

En principio, el tratamiento ácido podría utilizarse aparentemente como instrumento de investigación para una serie de catalizadores similares, a fin de optimizarlos, por ejemplo, para su uso con aceites de materias primas renovables que se transformarán en el futuro en combustibles inocuos para el clima mediante un proceso de refinado.

"Si comprendemos mejor los catalizadores de sulfuro metálico mezclado, tal vez podamos mejorarlos considerablemente para su uso en otros campos importantes del futuro, como la electrólisis del agua o las pilas de combustible de hidrógeno", dice Johannes Lercher.