Los fabricantes de automóviles tienen la oportunidad de hacer vehículos más limpios (sin tener que ser eléctricos)

11 diciembre 2018

CHEMICAL NEWS

Un equipo de investigadores de la Universidad de Barcelona y la Universidad Técnica de Viena han descubierto un efecto catalizador que puede hacer que los convertidores catalíticos de automóviles sean más efectivos a la hora de reducir las emisiones de monóxido de carbono (CO).


Foto crédito: Shutterstock.

El monóxido de carbono es incoloro, inodoro e insípido, pero muy tóxico. Se combina con la hemoglobina para producir carboxihemoglobina, que usurpa el espacio en la hemoglobina que normalmente transporta oxígeno en el cuerpo. Así que es importante, por razones de salud pública, reducir las emisiones de CO lo máximo posible. De hecho, muchas ciudades europeas están prohibiendo automóviles en ciertas áreas o restringiendo su circulación en otras. Las iniciativas restrictivas relacionadas con la alta contaminación preocupan a la industria automotriz.

El problema actual respecto al CO en los coches

En los vehículos con un motor de combustión (que son la gran mayoría), el monóxido de carbono (CO) se convierte en dióxido de carbono (CO2) gracias a los catalizadores que contienen partículas de paladio o platino. En este proceso, la superficie de las partículas del catalizador se cubre con una capa de átomos de oxígeno, de modo que las moléculas de CO reaccionan y se transforman en CO2, dejando huecos vacíos en la capa de oxígeno. Estos sitios deben llenarse rápidamente con más átomos de oxígeno para que la catálisis pueda continuar.

Sin embargo, cuando las moléculas de CO, en lugar de oxígeno, son las que llenan los espacios vacíos a gran escala, la superficie del catalizador queda cubierta por una capa de CO y no por una capa de oxígeno. De este modo, ya no puede formarse el CO2. «Podríamos decir que el estado del catalizador ha sido desactivado o envenenado por el monóxido de carbono», afirma el profesor Konstantin Neyman, investigador de la ICREA en el Instituto de Química Teórica y Computacional de la Universidad de Barcelona (IQTCUB) y líder del equipo de investigación.

El descubrimiento y la solución

Esta situación de envenenamiento se produce dependiendo de la concentración de CO en el gas suministrado al catalizador. Sin embargo, los experimentos han demostrado que el material en el que se sostienen los granos de paladio es esencial. «Si las partículas de paladio se colocan en una superficie de óxido de circonio u óxido de magnesio, el envenenamiento del catalizador se produce con una mayor concentración de monóxido de carbono».

La pregunta entonces es: ¿por qué sucede esto? El equipo de Barcelona y Viena ha hecho un descubrimiento que da respuesta a esta pregunta gracias a los experimentos realizados en el Instituto de Química de los Materiales de la Universidad Técnica de Viena y a un modelado cuántico computacional realizado en la Universidad de Barcelona.

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Esta investigación ha sido publicada en Nature.

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