Catalizadores Futuros

CATALIZADORES DEL FUTURO

Existen pocas reacciones sin catalizar por descubrir. Por tanto, la consideración de los procesos químicos orgánicos del futuro es en realidad un estudio de los catalizadores que se emplearán. No se pueden prever muchas nuevas aplicaciones para catalizadores ácidos y básicos, conocidos y comprendidos desde hace tiempo, excepto en el área de los filtros moleculares. Loscampos en los cuales tal vez se obtengan nuevos catalizadores son catálisis de simiconductores, catálisis de coordinación, catálisis enzimática, catálisis de función doble, y quizás en alguna área totalmente nueva.

Los avances en catálisis de semiconductores seguramente mejorarán la eficacia y la selectividad. La mayoría de las reacciones que ofrecen esperanzas para el futuro dependen encierto grado de los catalizadores que se emplean en la actualidad y el objetivo es obtener mayor cantidad de un producto definido. Esto no es tan sencillo como parece. En 1976 Mobil mejoró su catálisis de para-xileno para dar un 10% de aumento en capacidad. Ya existía exceso de capacidad debido al decrecimiento de producción de fibra de poliéster y el precio del para-xileno disminuyó aun más por elproceso. En 1978 descendió a un nivel más bajo que el precio del orto-xileno, por primera vez en la historia, lo cual no fue la intención de Mobil, y fue debido en parte al aumento en eficacia del catalizador.


De manera similar, los primeros catalizadores para amoxidación de acrilo-nitrilo producían rendimientos del 6%, evidentemente no eran de tipo comercial. El fosfomolibdato de bismuto loselevó a 65% y se construyó una planta en 1959. El catalizador de óxido de uranio dio rendimientos de 80% en 1966. Un subsecuente catalizador de tipo secreto los ha elevado aún más. Este nuevo catalizador tiene mayor actividad y ha elevado la producción de las plantas tal vez un 20%. Un nuevo proceso de la Union Carbide para polietileno de baja densidad emplea un catalizador que funciona a presionesrelativamente bajas y ahorra un 70% de la energía que se consumía en el proceso tradicional.

Los catalizadores de función doble entraron en escena en forma impresionante con la reacción de “plataforma", pero ha habido pocos desarrollos desde entonces. En la oxicloración se efectúan dos procesos, pero la reacción de cloración no es catalizada. En la amoxidación también se efectúan dos reacciones(oxidación de propileno a acroleína seguida por oxidación a ácido acrílico). En los procesos de Distiller’s Company, esto se efectuaba por separado,con acroleína como intermediario, mientras que en el proceso SOHIO se efectuaba simultáneamente. No obstante, no hubo evidencia de catálisis de función doble con intermediarios moviéndose de un sitio a otro en la superficie del catalizador. Tambiénexisten Otros procesos en los cuales se efectúan diversas reacciones sobre el mismo catalizador; por ejemplo, el catalizador de níquel en la síntesis de HMDA de duPont, en el cual el doble enlace se desplaza y después se cataliza la adición del HCN en el mismo. No obstante, ésta no es una catálisis de función doble según la definición anterior. Se espera que se descubran más procesos en los cualesse efectúen varios pasos en un mismo reactor o con un mismo catalizador, pero es poco probable que se descubran más catalizadores de doble función.

Tampoco parece optimista el futuro de la catálisis enzimática. La fermentación siempre tendrá aplicaciones y cuando se agoten las reservas de petróleo en el mundo, es probable que sea necesario fermentar para obtener etanol, a partir del cual seobtengan productos químicos orgánicos alifáticos. No obstante, el problema es que, primero, hay poca posibilidad de que en el futuro a corto plazo se puedan sintetizar enzimas, por lo cual sólo se emplearán las que existen en la naturaleza; y segundo, la sensibilidad de las enzimas a la concentración y a la temperatura, implica que las reacciones serán lentas, se efectuarán en tanques de gran tamaño...