Ya no son necesarias altas presiones ni temperaturas para lograr la síntesis del metanol

En 1923 los químicos alemanes Alwin Mittasch y Pier Mattias lograron un gas de síntesis (una mezcla de CO, CO2 e hidrógeno) y con un catalizador de óxido de cromo y magnesio consiguieron metanol, pero son necesarias presiones muy elevadas de hasta 220 atmósferas y temperaturas de 450 ºC.Así lo explica Pascual Bolufer, de la Asociación Española de Comunicación Científica (AECC).

Actualmente la producción de metanol se logra por hidrogenación catalítica del monóxido de carbono a presión elevada. “Gracias a la nanotecnología ahora tenemos catalizadores heterogéneos de cobre, nanopartículas np que logran la síntesis del CH3OH con presiones medianas”, destaca Bolufer. Pero cada pieza de cobre (Cu) está recubierta parcialmente con nanopartículas de óxido de zinc para acelerar la reacción de síntesis del metanol. Es un catalizador binario formado por dos clases de partículas Co y Zn, que aumenta la cobertura de np de Zn sobre la superficie de Cu. La actividad del metanol depende del grado de cobertura de las np de Zn sobre el Cu, a una temperatura de 140 ºC y presión ambiental. El gas de síntesis (C0/C02/H2) tiene las proporciones de: 18/18/64.

Son nanopartículas que exponen en la reacción facetas de su superficie, ángulos, crestas, etcétera, con distinta reactividad, con una modificación electrónica de la zona catalítica activa y en función de las condiciones de la reacción. El catalizador típico consiste en np de Cu mezcladas con np de ZnO y Al203.

“Las np de Cu pueden funcionar solas en la síntesis de metanol pero podemos acelerar la reacción con np de ZnO, que recubrirán el Cu. El sistema complejo Cu/Zn0/Al203 llama la atención en catálisis por su eficacia”, señala el científico. Las superficies de Cu están en contacto directo con el gas de síntesis ambiental, recubiertas parcialmente con Zn. La incorporación de los átomos de Zn sobre el Cu se debe a las siguientes reacciones:

Zn0+C0=Zn+C02, Zn0+H2=Zn+H20.

El coeficiente de difusión de Zn en Cu requiere varias horas a 300 ºC y está afectado por el tamaño de los cristales de Zn0. La mayor parte del Zn sobre el Cu se halla en estado reducido, en concordancia con estudios teóricos. Al terminar la síntesis del metanol a la presión de 1 bar y 90 ºC la mayor parte del Cu está recubierta por Zn. Es el C0 el reductor de Zn0, y no el hidrógeno. La velocidad espacial es de 30-33 nanolitros/gramo/hora.