Emulando los Diseños de la Naturaleza: Agregados del Suelo y Catálisis Industrial

Ya os he comentado en más de alguna ocasión, que los agregados del suelo debieran ser fuente de inspiración en diversos procesos industriales. Uno de los post más explícitos que escribí sobre este tema llevaba por título “Materia Blanda, Nanotecnología y Agregados del Suelo”. Durante algunos años se me ha pasado por la cabeza: “Si vuelvo a ver un día a Avelino Corma se lo tengo que contar (os juro que aunque no me creáis es cierto). Este investigador resulta ser una de las figuras con mayor renombre de la Ciencia del los Materiales en el CSIC y España. Ya os comenté cual es mi valoración de su actividad científica en este post. También le conocí personalmente durante mi estancia en el Comité Científico asesor del CSIC. Pues bien, a lo que vamos,  como  Avelino Corma es creativo y sagaz como pocos, no era de extrañar que, tarde o temprano diera con una clave que atesoran los agregados del suelo y cuya importancia he defendido en numerosos post (ver relación abajo). Estas estructuras edáficas atesoran poros de todos los tamaños que son conformes con estructuras multifractales. Por lo tanto, defendía sus bondades con vistas a que los científicos de otros campos entendieran que se trata de una interesantísima fuente de inspiración. Obviamente, desconozco casi todo lo relacionado con la ciencia de los materiales. Ahora bien, las notas de prensa relacionadas con la materia me inducían a pensar que tales estructuras atesoraban propiedades no indagadas hasta la fecha pero con un enorme potencial. Pues bien Avelino, que con toda seguridad no se ha inspirado en los agregados del suelo, ha logrado obtener unas arcillas sintéticas, inspiradas en otras naturales (zeolitas) que atesoran poros de varios tamaños, lo cual tiene numerosas ventajas en ciertos procesos de catálisis industrial. Debemos recordar que en ese gran reactor que descompone todo, y al que llamamos suelo, la estructura-tamaños de los agregados-poros es lo que le confiere sus prodigiosas propiedades. Como veréis más adelante, hasta el momento los expertos en ciencias de los materiales han enfocado su atención en las arcillas y materiales orgánicos más simples en su composición y geometría. Ahora bien, el siguiente paso, si mi conjetura resulta ser válida, sería que se percataran de lo que son capaces en su interacción con esa materia polimérica del suelo, con propiedades de gel, a los que denominamos ácidos húmicos. Unas y otros reiteramos, una vez más que resultan ser polímeros, con propiedades de gel que al juntarse dan lugar a estos fantásticos reactores naturales capaces de catalizar casi todo tipo de reacciones simultáneamente, con independencia del tamaño de los compuestos implicados. ¡En hora buena Avelino!. ¡Otro éxito a tu bojaca!. Seguidamente, os expongo la nota de prensa, ¡algunos de los post que he escrito sobre el tema y algo más.       

 Estructura del suelo. Fuente: Blog Ecomerge

En nuestro post Materia Blanda, Nanotecnología y Agregados del Suelo (16 de febrero de 2010) ya indicábamos como:

“Recordemos que los agregados del suelo son los que inducen a que el medio edáfico se comporta como una esponja en la que la superficie materia-hidrosfera-atmósfera resulta ser empaquetada de tal forma que un escaso volumen atesora una enorme área superficial. Por esta razón, el suelo absorbe mucha agua, posee una inmensa “capacidad catalítica” y alberga ingentes cantidades de organismos edáficos. Todas estas propiedades no son propias de las rocas, pero han permitido el desarrollo de una biosfera terrestre emergida, inconcebible sin tales atributos. Y es aquí de donde los expertos en “materia blanda” y nanotecnología podrían extraer experiencias y conclusiones más que interesantes. A menudo, en sus estudios hacen uso de compuestos de carbono y silicio intentando ensamblarlos (de una u otra forma) en superficies planas. Me he venido preguntando durante varios años: ¿Por qué no generar ensambladores volumétricos del tipo de los agregados edáficos?, por cuanto en un volumen mínimo se encierra un área enorme y de considerables potencialidades catalíticas. Obviamente operacionalizar una idea, hasta conseguir aplicaciones prácticas, acarrea un trabajo de investigación enorme. Sin embargo, los agregados del suelo se me antojan un medio idóneo para progresar y quizás a emular algunas (o muchas) de sus singularidades propiedades.

Así pues, bajo el paraguas de estos nuevos palabros: nanotecnología y “materia blanda”, surgen nuevas posibilidades de indagación científica hasta ahora no imaginadas. Resulta que las propiedades que atesoran los ácidos húmicos sensu lato y las arcillas, es decir tales materiales blandos, son los que confieren al mundo de los suelos una gran parte de su idiosincrasia. Más tarde o temprano, los investigadores retornan su vista al mundo natural como fuente de inspiración. Intuyo que este sería un caso digno de ser explorado. Nosotros, a su vez, también aprenderíamos más a cerca de la estructura y dinámica del medio edáfico. Ahí dejo mis especulaciones. Sin embargo, antes de terminar, permitirme que os cuente la siguiente anécdota (…).

Juan José Ibáñez

Una nueva técnica sintetiza zeolitas más eficaces para la catálisis industrial

Investigadores del Instituto de Tecnología Química, un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Politécnica de Valencia, han sintetizado un nuevo tipo de zeolita con distintos tamaños de poros y han revelado su estructura mediante el empleo de la tomografía automática por difracción de electrones. El trabajo, que aporta una nueva técnica para sintetizar zeolitas más eficaces para la catálisis industrial, aparece publicado en el último número de la revista Science.

FUENTE | CSIC; 29/08/2011

Avelino Corma y las Zeolitas sintéticas

Compuestas de silicio y aluminio, las zeolitas son materiales cristalinos y microporosos que, debido a sus estructuras definidas y sus poros de dimensiones moleculares, son utilizadas como catalizadores y absorbentes en un gran número de procesos químicos industriales, en concreto, en la industria petroquímica.

Los investigadores, dirigidos por el científico del CSIC Avelino Corma, han conseguido, por primera vez, la síntesis directa de una zeolita con mesoporos y microporos jerárquicamente conectados que permite la reacción de moléculas de distintos tamaños.

Hasta ahora, una limitación de las zeolitas microporosas era la reacción con moléculas de gran tamaño como las que se encuentran en los aceites y combustibles pesados. Para resolver este problema, se solían emplear ácidos y altas temperaturas para desarrollar mesoporos, obteniendo así zeolitas que pudieran reaccionar con moléculas más grandes. Este proceso de síntesis llevaba a la destrucción de parte de la zeolita. Además, los mesoporos generados no eran regulares y se producía una pérdida de energía y efectividad.

«Las nuevas zeolitas micro‐meso porosas podrán emplearse en la transformación de crudo en gasolina y diesel, eliminado más compuestos sulfurosos y nitrogenados, produciendo así combustibles más limpios. Podrían aplicarse también en la transformación de gas natural en combustible líquido, así como contribuir a la obtención de productos químicos útiles a partir de la biomasa. Finalmente, no hay que olvidar las aplicaciones potenciales en el campo del almacenamiento de gas, la electrónica, la medicina y la perfumería», explica Corma.

Este trabajo, desarrollado también por científicos del Institute of Physical Chemistry Johannes Gutenberg de la Universidad de Mainz (Alemania), y del State Key Laboratory of Inorganic Synthesis and Preparative Chemistry de la Universidad de Jilin (China), muestra además la utilidad de la tomografía automática por difracción de electrones como método para determinar la estructura de estas zeolitas.

Algunos post previos relacionados con los agregados del suelo y sus propiedades

¿Cuanto Mide un Metro Cuadrado de Suelo?

Materia Blanda, Nanotecnología y Agregados del Suelo

Poros del Suelo: Tamaños y Funciones

Los Agregados del Suelo, el Agua y los Nutrientes

El Recurso Suelo y su Importancia en la Biosfera: Una Introducción

Taxonomía de Suelos y los Espectros Multifractales

El Asombroso Entramado de la Vida en los Suelos

Funciones de los Organismos del Suelo: La biota Edáfica

Erosión del Suelo, Tamaño de Partículas, Aerosoles y Clima: ¿Cómo se fractura un Vaso de Vidrio? (Fractales e Invarianza a los Cambios de Escala)

Sobre la génesis de los Agregados (estructuras básicas) del Suelo