Una demostración de la relevancia industrial de los materiales nanoporosos híbridos
Desde hace dos decenios se vienen descubriendo varios tipos nuevos de materiales nanoporosos (MNP) como aluminosilicatos y marcos metalorgánicos (MOF, por sus siglas en inglés). Los materiales nanoporosos pueden definirse en términos generales como polvos con una gran área de superficie y poros nanoscópicos. Los MOF son una familia de compuestos porosos basados en iones metálicos o agrupaciones coordinadas con ligandos orgánicos para formar estructuras porosas uni-, bi- y tridimensionales. A pesar del potencial enorme de este nuevo tipo de materiales, aún no se han abierto camino en los procesos y aplicaciones industriales debido a que los materiales necesarios para crearlos se consideran demasiado caros y que no poseen una forma que justifique su empleo industrial. Todo esto va a cambiar gracias, en parte, al proyecto financiado con fondos europeos ProDIA (Production, control and Demonstration of structured hybrid nanoporous materials for Industrial adsorption Applications). El proyecto demostró la viabilidad de los procesos de producción industrial a escala masiva de materiales nanoporosos híbridos como productos finales. El coordinador del proyecto ProDIA, Richard Blom, aclaró: «En ProDIA, desarrollamos procesos para la producción de polvos nanoporosos, como MOF y aluminosilicatos, empleando disolventes sostenibles como el agua o procesos sin apenas disolventes. También demostramos la conformación de este tipo de materiales a la misma escala». Demostrar la producción sostenible de los MNP Los miembros del consorcio del proyecto ejecutaron cuatro demostraciones a escala piloto, a saber, gas natural adsorbido a bordo (ANG, por sus siglas en inglés), eliminación de productos químicos industriales tóxicos (TIC, por sus siglas en inglés), aplicaciones de bomba de calor basadas en adsorción (AHP, por sus siglas en inglés) y agentes antimicrobianos aplicados al ámbito sanitario. Estos pilotos mostraron que pasar de materiales de adsorción de última generación (normalmente basados en silicio y carbón activo) a nuevos MNP puede ofrecer numerosas ventajas industriales en cuanto a energía y tamaño de sistemas en comparación con las tecnologías disponibles. Esta labor permitió a los investigadores de ProDIA demostrar la producción sostenible de MNP a una escala superior a los diez kilogramos. También produjeron conformaciones de los MNP elegidos con una reducción despreciable en cuanto a rendimiento en comparación con los polvos precursores. Según Blom, el proyecto ha mostrado que es posible conformar MOF a determinadas aplicaciones y que los MOF conformados (al menos en determinadas aplicaciones basadas en adsorción) ofrecen mejoras significativas en cuanto a rendimiento en comparación con los adsorbentes comerciales modernos. Blom expone: «Uno de los mensajes principales que se extraen del proyecto es que los adsorbentes basados en MOF no tienen por qué ser caros. Además, es posible conformar los MOF, pero antes es necesario computar la fragilidad de estos materiales, lo cual limita el aprovechamiento de técnicas de alta presión y temperatura durante el proceso de conformado». Atreverse a dar el salto Los resultados del proyecto ya han recabado la atención de distintas industrias. Varias de las pymes y empresas de mayor tamaño participantes en el proyecto están listas para adoptar los procesos de ProDIA que les permitan ampliar su negocio. Es más, los socios científicos del proyecto seguirán trabajando en el desarrollo de estos procesos en nuevos proyectos de investigación y futuras empresas derivadas. Blom concluye: «Confío plenamente en que los desarrolladores de tecnologías basadas en la adsorción y los fabricantes de materiales se atrevan a dar el salto al mundo de los MOF y optimicen sus herramientas para esta nueva familia de adsorbentes. Si se tienen en cuenta las posibilidades que ofrece la enorme diversidad química de los MOF, no cabe duda de que compensará a largo plazo».
Palabras clave
ProDIA, materiales nanoporosos (MNP), aluminosilicatos, marcos metalorgánicos (MOF), nanotecnología
