La UA crea uns materials en la frontera de l’«ordre i el desordre» amb revolucionàries aplicacions en química sostenible

El Laboratori de Nanotecnologia Molecular (NANOMOL) de la Universitat d'Alacant (UA) ha desenvolupat una nova família de materials que presenten revolucionàries oportunitats per a la indústria química, les renovables i la reducció de contaminants. La troballa, publicada en la prestigiosa revista científica Nature Communications, obri infinites possibilitats per a sectors com l'energètic o el farmacèutic.

En general, els científics busquen fabricar materials molt ordenats. Per exemple, les zeolites, la família de catalitzadors més important i més utilitzada en la indústria química, estan fetes d'unitats que es repeteixen periòdicament. «Obsessionats per l'ordre, hem deixat de costat els materials que estan entre el desordre i l'ordre, en què les oportunitats són infinites. Ens hem adonat que en els materials imperfectes i poc ordenats existeixen innombrables oportunitats per a fabricar nous materials amb propietats úniques», explica la investigadora de la UA i autora de l'article, Noemí Linares.

«En allò defectuós i desordenat no existeixen les limitacions que sovint imposen les estructures regulars, la qual cosa obri una infinitat d'oportunitats per a la creació i disseny de materials», destaca el catedràtic de Química Inorgànica de la UA i director de NANOMOL, Javier García Martínez. Basats en aquesta idea, els investigadors de la UA han construït materials que estan a mig camí entre les estructures ordenades, anomenades zeolites. Aquests materials híbrids presenten importants avantatges com una elevada àrea superficial, que els permet transformar molècules molt voluminoses, la qual cosa fins ara no era possible amb les zeolites convencionals que presenten porus molt estrets. En concret, es tracta d'un «material en la frontera entre l'ordre i el desordre», com el defineix la investigadora i també autora de l'article Mónica J. Mendoza Castro, «que presenta cavitats irregulars però molt grans, que permeten transformar molècules més complexes i voluminoses».

Aquesta tecnologia ha sigut patentada per la UA, que espera l'aprovació final. «Estem identificant empreses que puguen estar interessades a portar aquests materials a la indústria, però, més enllà  de les aplicacions, aquest descobriment és fascinant des del punt de vista geomètric i estructural», indica Javier García Martínez.  

Per a aconseguir aquests materials, l'equip d'investigadors de la Universitat d'Alacant ha utilitzat un procés ben conegut que permet transformar una zeolita en una altra, però interrompent aquesta conversió per a obtenir els materials intermedis, «a mig fer», que contenen característiques dels dos sòlids. Per a explicar aquest procés, el catedràtic de la UA utilitza l’exemple següent: «és com si haguérem parat la transformació d'un cuc en papallona, quan encara el procés no ha conclòs i hem descobert que en eixa etapa existeix una cosa completament nova, fascinant i amb innombrables aplicacions».    

La troballa presenta una revolució en el camp de la catàlisi que és clau per a fer més sostenible la indústria química. «En el nostre cas, com recull l'article publicat en Nature Communications, seleccionem les parts més interessants de cada zeolita per a fer una cosa nova i amb la composició més adequada per a cada aplicació», afig Noemí Linares. A més, la flexibilitat estructural dels materials dissenyats per la UA permet que les molècules poden entrar-hi i eixir-ne amb més facilitat, i reduir els residus de carbó i les emissions de CO2 a l'atmosfera.

Aquest treball, en el qual també han participat investigadors de la Universitat de Manchester (el Regne Unit), està cofinançat amb fons del projecte europeu Horitzó 2020 ZeoBioChem i pel Ministeri de Ciència i Innovació, a través del Programa Estatal de R+D+I orientat als Reptes de la Societat (AEI/FEDER, UE).