Descubrimiento de un nuevo promotor catalítico a la altura de décadas de estudio
Descubierto en pocas semanas y con menos de 100 experimentos
Hacer frente al cambio climático exige replantearse los procesos químicos establecidos en una escala temporal de años y no de décadas como en los ciclos tradicionales de I+D. En colaboración con BasCat (UniCat BASF JointLab), un equipo de investigadores del Departamento de Teoría del Instituto Fritz Haber desarrolló un método de descubrimiento acelerado para identificar una prometedora formulación catalítica promotora para la conversión de propano en propileno. Descubierto en pocas semanas y con menos de 100 experimentos realizados, el nuevo catalizador promovido rivaliza con los descubiertos a lo largo de décadas de investigación. Los hallazgos, publicados en ACS Catalysis, no sólo ponen de relieve el éxito de la colaboración, sino que abren vías para un desarrollo más eficiente y fundamentado de las formulaciones multipromotoras.
© Dr. Frederik Rüther - BasCat (UniCat BASF JointLab)
La catálisis desempeña un papel crucial en la industria química, ya que influye en múltiples aspectos de la vida cotidiana, como la producción de plásticos, el desarrollo de fármacos y la fabricación de combustibles y fertilizantes. Los catalizadores aceleran las reacciones químicas y mejoran su selectividad hacia los productos deseados, al tiempo que reducen el consumo de energía y los residuos. Aunque el rendimiento y la longevidad de los catalizadores pueden potenciarse aún más mediante el uso de promotores, su identificación y optimización suelen ser tediosas, largas y costosas.
La colaboración del Instituto Fritz Haber con BasCat se centra en la investigación fundamental en el campo de la catálisis heterogénea y, especialmente, en la transformación catalítica de hidrocarburos en productos de valor añadido.
Los primeros resultados de esta fructífera colaboración se publicaron recientemente en ACS Catalysis. La investigación del equipo propuso un enfoque de descubrimiento acelerado que explora un espacio de diseño multipromotor con un número limitado de experimentos, basado en una planificación adaptativa eficiente del diseño de experimentos (DoE) y una maximización del rendimiento mediante pruebas paralelas. El espacio de diseño comprendía del orden de 20000 combinaciones posibles de promotores para la deshidrogenación no oxidativa de propano a propileno, utilizando platino sobre alúmina como catalizador. Una prueba experimental exhaustiva habría requerido años de investigación. En cambio, su método de descubrimiento identificó con éxito una nueva y prometedora formulación promotora realizando menos de 100 experimentos en unas pocas semanas.
Actualmente, el propileno es una materia prima química crucial para la producción de polímeros y se prevé que su demanda alcance las 200 megatoneladas en 2030. Lamentablemente, los procesos de craqueo existentes son insuficientes para satisfacer esta demanda prevista y los procesos más recientes aplicados comercialmente siguen presentando limitaciones para alcanzar un alto rendimiento del producto. Por consiguiente, descubrir nuevas combinaciones de multipromotores de alto rendimiento y comprender mejor los mecanismos químicos que subyacen a sus efectos promotores se consideran elementos cruciales.
Los hallazgos no sólo ofrecen información sobre metodologías más eficientes y fundamentadas para crear formulaciones multipromotoras, sino que también constituyen un testimonio de la fructífera colaboración entre el Departamento de Teoría de nuestro Instituto y BasCat.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Christian Kunkel, Frederik Rüther, Frederic Felsen, Charles W. P. Pare, Aybike Terzi, Robert Baumgarten, Esteban Gioria, Raoul Naumann d’Alnoncourt, Christoph Scheurer, Frank Rosowski, Karsten Reuter; "Systematic Exploration of a Multi-Promoter Catalyst Composition Space with Limited Experiments: Non-Oxidative Propane Dehydrogenation to Propylene"; ACS Catalysis, 2024-5-29
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