Un nuevo catalizador para reacciones químicas industriales alcanza una selectividad del 96%

Dos investigadores de la Universidad de Cádiz han participado en el desarrollo del catalizador para reacciones químicas industriales, publicado en Nature y probado en un proceso empleado para fabricar materias primas de detergentes.

Un equipo internacional con participación de la Universidad de Cádiz (UCA) ha desarrollado un catalizador para reacciones químicas industriales que alcanzó una selectividad cercana al 96% hacia el compuesto buscado y transformó el 99,8% de la materia prima en uno de los experimentos. El trabajo, publicado en la revista Nature, se centra en mejorar la precisión de la hidroformilación, un proceso utilizado para obtener sustancias destinadas, entre otros usos, a la fabricación de detergentes.

Los investigadores de la UCA Miguel López-Haro y José Juan Calvino han intervenido en el estudio de la estructura del nuevo material mediante técnicas avanzadas de microscopía electrónica. Ambos pertenecen al Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica y Química Inorgánica y al Instituto de Investigación en Microscopía Electrónica y Materiales (IMEYMAT).

La hidroformilación permite transformar determinadas materias primas en compuestos empleados posteriormente en procesos industriales. Una de sus dificultades es la formación simultánea de diferentes productos, de modo que parte del material puede convertirse en sustancias distintas de la que se pretende obtener.

Para dirigir la reacción, el equipo ha diseñado un catalizador basado en rodio, un metal que queda alojado dentro de una zeolita, una estructura porosa capaz de condicionar su comportamiento. Los investigadores han estudiado cómo controlar ese entorno para favorecer la formación del compuesto deseado y reducir otras reacciones.

En uno de los ensayos, el sistema convirtió el 99,8% de la materia prima utilizada y obtuvo una selectividad próxima al 96% hacia el producto buscado. La conversión indica qué proporción de la materia prima ha reaccionado, mientras que la selectividad mide qué parte se ha dirigido al compuesto de interés. Según los autores, el resultado se encuentra entre los valores más elevados descritos para este tipo de procesos.

La aportación de los científicos de la Universidad de Cádiz se ha centrado en analizar el catalizador a escala atómica. López-Haro y Calvino estudiaron mediante microscopía electrónica de alta resolución la distribución y las transformaciones de los átomos de rodio responsables de facilitar la reacción.

Estos análisis permitieron relacionar la estructura del material con su comportamiento durante el proceso químico. Para ello se utilizaron las capacidades instrumentales de la División de Microscopía Electrónica de la UCA (DME-UCA), integrada actualmente en la Infraestructura Científica y Técnica Singular de Microscopía Electrónica de Materiales (ICTS ELECMI).

La instalación, situada en la Facultad de Ciencias, dispone de microscopios electrónicos destinados al estudio detallado de materiales. Las observaciones realizadas en Cádiz contribuyeron a determinar cómo se encuentran los átomos de rodio dentro de la zeolita y cómo evolucionan durante el funcionamiento del catalizador.

Los experimentos también mostraron que el material puede reutilizarse durante varios ciclos. Esta propiedad resulta relevante para evaluar su posible aplicación en procesos que requieren mantener la actividad del catalizador más allá de una única reacción.

En la investigación han participado especialistas del Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Politécnica de Valencia, el sincrotrón ALBA y la Universidad de Cádiz. El estudio plantea el uso de este tipo de estructuras porosas como una vía para diseñar catalizadores capaces de dirigir con mayor precisión las reacciones químicas.

El artículo lleva por título ‘Rh3+ stabilized in KRh@MFI catalyses regioselective hydroformylation’ y está firmado por M. Zhao y otros investigadores. Su publicación en Nature corresponde a 2026 y los resultados aportan información sobre el control de los átomos activos dentro de las zeolitas, un aspecto que puede servir para estudiar alternativas a los sistemas empleados en la industria química.