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Energía

Un material que ordena las moléculas según su forma podría reducir el precio del gas

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Un material para la clasificación de hidrocarburos podría reemplazar el intenso consumo energético de las etapas de refinación del petróleo.

  • por Kevin Bullis | traducido por Francisco Reyes (Opinno)
  • 30 Mayo, 2013

Foto: El polvo negro de este vial, hecho de hierro y un material orgánico llamado BDP, podría ayudar a las refinerías a producir gasolina.

Un nuevo material que ordena las moléculas de hidrocarburos según su forma podría reducir el coste de la gasolina y también hacer que el combustible sea más seguro al reducir la necesidad de usar ciertos aditivos que se han relacionado con el cáncer, según un artículo en el próximo número de la revista Science.

Las refinerías utilizan normalmente un material que puede ordenar moléculas según su tamaño durante una etapa clave en el proceso de refinado. Para lograr el índice deseado de octano, este paso tiene que ser suplementado con etapas de destilación que requieren un gran uso de energía, o mediante el uso de aditivos. El nuevo material, que ordena moléculas según su forma en lugar de por su tamaño, puede diferenciar mejor los diferentes tipos de moléculas de hidrocarburos, lo que elimina las etapas de destilación y la necesidad de usar aditivos potenciadores de octano.

"En potencia se podría obtener gasolina de alto rendimiento a un precio más barato, y también gasolina que sea más respetuosa con el medio ambiente", indica Jeffrey Long, profesor de química en la Universidad de California en Berkeley que dirigió el estudio.

El nuevo material es un tipo de marco de metal-orgánico, una clase relativamente nueva de materiales formados por átomos de metal unidos por moléculas orgánicas (ver "Un nuevo material prometedor para extraer uranio del agua de mar" y "Un novedoso sistema de calefacción podría mejorar la autonomía de los coches eléctricos"). Al variar los metales y las moléculas orgánicas que los vinculan se pueden producir materiales con una amplia variedad de propiedades. Es posible variar sutilmente el tamaño y la forma de los poros dentro del material, por ejemplo, así como la forma en que dichos poros interactúan con moléculas específicas.

Para crear el material para la clasificación de hidrocarburos, los investigadores generaron un material plagado de túneles microscópicos con secciones transversales triangulares. Estos túneles pueden clasificar cinco tipos diferentes de moléculas de hexano, es decir, hidrocarburos con seis átomos de carbono, que son clave para lograr el octanaje de gasolina deseado. El octanaje en los hexanos depende de la disposición de los átomos de carbono. Si se alinean en fila, formando una molécula lineal, el número de octano es muy bajo, alrededor de 30. Pero si se vinculan juntos para formar una estructura de ramificación el nivel de octanos puede ser de hasta 105.

La forma de las moléculas afecta al modo en que se mueven a través de los túneles. En general, las moléculas se mueven más lentamente a través de aquellas partes del túnel donde dos lados de la sección triangular transversal se unan y más rápidamente a través de la parte media de los túneles. Las ramas de las moléculas de mayor octanaje tienden a mantenerlas en el centro, por lo que se mueven más rápido y emergen primero del material. Las largas moléculas lineales pueden encajar en el área estrecha, por lo que se mueven a través del material más lentamente y emergen las últimas. Las diversas moléculas emergen a intervalos regulares, y eso facilita su separación. Long señala que las moléculas de ordenador sugieren que el método también será útil para la clasificación de otras moléculas clave.

El trabajo se encuentra todavía en una etapa temprana. Antes de que los materiales puedan ser comercializados, tendrían que ser fabricados a gran escala, y los ingenieros tendrían que averiguar cómo podrían integrarse en la refinería, y si la mejora en el rendimiento valdría la pena el esfuerzo de cambiar el sistema existente.

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