Los productos químicos que generan humo se pueden eliminar casi por completo de los tubos de escape de automóviles, camiones y otros vehículos con motor diésel, utilizando un catalizador nuevo, más eficiente y que no daña las emisiones.
El dispositivo fue diseñado en la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdalá (KAUST) en Arabia Saudita.
Tras estudiar sistemáticamente varios componentes del catalizador, el equipo de Javier Ruiz-Martínez determinó la fórmula atómica ideal para la eliminación catalítica de óxido de nitrógeno (Nox) del escape de un vehículo.
Por eso, los avances recientes en el diseño de motores de alto rendimiento, combinados con regulaciones de emisiones de vehículos más estrictas, han requerido mejoras en los catalizadores de emisiones de los motores. Los catalizadores de este tipo están actualmente disponibles para pequeños motores diésel con limitaciones.
Además, para desarrollar una nueva generación de catalizadores para Nox innovadores, la empresa de control de emisiones automotrices Umicore colaboró con un equipo del Centro de Catálisis de la KAUST, dirigido por Javier Ruiz Martínez, para mejorar el diseño del material.
«Investigamos materiales basados en el manganeso por su buen rendimiento y bajo coste», explica Ruiz-Martínez. Los catalizadores de NOx a base de manganeso suelen utilizar cerio como agente dopante, aunque no hay consenso sobre el papel del cerio en la eliminación de NOx. «La mejor manera de desarrollar nuevos catalizadores es entender primero cómo funcionan esos materiales», afirma Ruiz-Martínez. Así, el equipo produjo una serie de catalizadores, combinando diferentes cantidades de cerio, para aclarar la situación y resolver la controversia.
Por lo tanto, el equipo ordenó primero los métodos para producir cada catalizador con una nanoestructura homogénea que permitiera compararlos. «Tras asegurarnos de que los materiales del catalizador eran los que habíamos diseñado, buscamos correlaciones entre la actividad catalítica y la cantidad de cerio y manganeso», explica Ruiz-Martínez. Después de tener en cuenta las diferencias en la superficie del catalizador, el equipo demostró que la presencia de cerio efectivamente redujo la actividad catalítica de los átomos de manganeso, a pesar de que, en estudios previos el cerio parecía mejorar la eliminación catalítica del NOx.
Sin embargo, el cerio tiene una ventaja: evita la reacción secundaria no deseada que produce el óxido nitroso (N2O). Dado que la formación de óxido nitroso puede requerir la participación de dos sitios de manganeso vecinos, la adición de cerio puede diluir el número de sitios de manganeso superficiales y así evitar la reacción.
Por último, Ruiz Martínez y sus colegas muestran los detalles técnicos de la investigación en la revista académica Nature Communications, con el título “Unraveling the structure and role of Mn and Ce for NOx reduction in application-relevant catalysts”. (Fuente: NCYT de Amazings)
