Investigadores del Instituto de Tecnología Química (UPV-CSIC) han desarrollado un nuevo catalizador que es hasta cuatro veces más eficaz que los modelos actuales. Este nuevo diseño mantiene su rendimiento incluso bajo condiciones de calor extremo y altas concentraciones de oxígeno, donde otros materiales tienden a degradarse.
Este avance podría revolucionar los sistemas que eliminan gases tóxicos de los vehículos, como el monóxido de carbono (CO), convirtiéndose en una solución prometedora para reducir la contaminación en motores de automóviles y procesos industriales, según ha señalado la Universitat Politècnica de Valencia (UPV) en un comunicado. La investigación, publicada en la revista Nature Communications, ha sido destacada en su sección ‘Highlights’.
El nuevo catalizador, compuesto de platino y óxido de cerio (Pt/CeO2), ha sido desarrollado por el grupo de investigación ‘Materiales avanzados para catálisis y procesos sostenibles’ del ITQ. Este diseño innovador logra una alta actividad catalítica sin desactivarse, un problema común en procesos que demandan altas temperaturas o un exceso de oxígeno, como en los motores de gasolina.
Pedro Serna, investigador del CSIC en el ITQ y autor principal del estudio, ha explicado que “el catalizador consigue una alta actividad y estabilidad simultáneamente en la oxidación de monóxido de carbono”. Los centros activos de platino están ‘atrapados’ en escalones en forma de V dentro del óxido de cerio, que actúa como soporte y co-catalizador. Esta disposición estructural inédita previene la re-oxidación de los catalizadores, un mecanismo común en la desactivación de catalizadores tradicionales de platino sobre óxido de cerio.
La aplicación de este nuevo catalizador es directa en el control de emisiones y es clave para cualquier tecnología que requiera oxidación de monóxido de carbono en condiciones operativas exigentes, como las industrias energéticas, la descontaminación y gasificación. En motores de automóviles, ayuda a oxidar rápidamente el monóxido de carbono (CO) a dióxido de carbono (CO2) antes de que salga por el escape, reduciendo así la contaminación vehicular.
Pedro Serna ha destacado que “el desarrollo de un catalizador de oxidación de monóxido de carbono altamente activo y estable representa un avance clave en la reducción de emisiones contaminantes. Este nuevo material mejora la depuración de gases en vehículos de gasolina y optimiza el control ambiental en el transporte aéreo. Además, se mejora la seguridad y sostenibilidad en procesos industriales, abriendo la puerta a tecnologías más limpias y eficientes con potencial aplicación en distintos sectores estratégicos ligados a la industria química y energética”.
El desarrollo de este catalizador ha sido posible gracias al uso de técnicas de investigación avanzadas, como sincrotrones (XAS), microscopios electrónicos de ultra-alta resolución (HAADF-STEM), CO-DRIFT, espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS), estudios cinéticos y de modelado DFT (Teoría del Funcional de la Densidad). Estas herramientas han permitido identificar la naturaleza atómica exacta de los clústeres y comprender mejor su funcionamiento.
En la investigación también han participado el Departamento de Química y el NIS Centre de la Universidad de Turín (Italia), el European Synchrotron Radiation Facility (Grenoble, Francia) y el Departamento de Química de Materiales y Ambiental de la Universidad de Estocolmo (Suecia).
