Un equipo del Instituto de Tecnología Química (UPV-CSIC) ha desarrollado un catalizador que mejora los sistemas que eliminan gases tóxicos de los vehículos, como el monóxido de carbono (CO). Este nuevo dispositivo, que cuenta con un innovador diseño, es capaz de eliminar el monóxido de carbono de manera más efectiva y duradera que los catalizadores actualmente utilizados, lo que ayudaría a reducir las emisiones contaminantes de los vehículos.
El catalizador de platino/óxido de cerio (Pt/CeO2) tiene una estructura porosa y estable que permite una mayor interacción con las moléculas reactivas, acelerando las reacciones sin perder selectividad. Gracias a estas propiedades, logra multiplicar por cuatro la eficiencia de los procesos actuales, traduciendo esto en mayor rendimiento y menor generación de residuos.
Alta Eficiencia y Resistencia
Este catalizador es catalogado como hasta cuatro veces más eficaz que los actuales y mantiene su rendimiento en condiciones extremas de calor y oxígeno, donde otros materiales tienden a degradarse. Esto lo convierte en una solución prometedora para disminuir la contaminación en motores de automóviles y procesos industriales, según los autores de la investigación.
Los resultados de este avance han sido publicados en Nature Communications, donde la investigación destaca por su importancia en el control de emisiones y su aplicación directa en tecnologías que requieren la oxidación de monóxido de carbono en condiciones operativas exigentes, como en las industrias energéticas, descontaminación y gasificación.
Estabilidad en la Oxidación de Monóxido de Carbono
El investigador del CSIC en el ITQ (UPV-CSIC), Pedro Serna Merino, explica que “el catalizador consigue una alta actividad y estabilidad simultáneamente en la oxidación de monóxido de carbono, gracias a que los centros activos de platino están ‘atrapados’ en escalones en forma de V del óxido de cerio, que actúa a la vez como soporte y co-catalizador. Esta disposición estructural inédita impide la re-oxidación de los catalizadores, un mecanismo habitual en la desactivación de catalizadores tradicionales de platino sobre óxido de cerio.”
Por ejemplo, cuando en el motor de un coche se produce monóxido de carbono (CO), el catalizador ayuda a que este gas se oxide rápidamente a dióxido de carbono (CO2) antes de salir por el tubo de escape, reduciendo así la contaminación emitida por el vehículo.
La creación de un catalizador de oxidación de monóxido de carbono altamente activo y estable representa un avance clave en la reducción de emisiones contaminantes, mejorando la depuración de gases en vehículos de gasolina y optimizando el control ambiental en el transporte aéreo, al mismo tiempo que se mejora la seguridad y sostenibilidad en procesos industriales.
Colaboración Interdisciplinar
Los investigadores han empleado numerosas técnicas de investigación avanzadas, destacando el uso de sincrotones, microscopios electrónicos de ultra-alta resolución, espectroscopía fotoelectrónica de rayos X, estudios cinéticos y de modelado. Estas técnicas han permitido identificar la naturaleza atómica exacta de los clústeres y comprender mejor su funcionamiento.
Este desarrollo ha sido posible gracias a la colaboración interdisciplinar entre químicos, ingenieros y especialistas en modelización computacional. El siguiente paso será escalar el catalizador a nivel industrial y evaluar su comportamiento en condiciones reales de operación.
Este innovador avance consolida al Instituto de Tecnología Química como un referente internacional en ciencia de los materiales y catálisis aplicada, reforzando el papel de la investigación española en la búsqueda de soluciones tecnológicas a los grandes desafíos energéticos y ambientales del siglo XXI.
