Los científicos están desarrollando una técnica innovadora que podría permitir a Australia liderar el camino en la fabricación más sostenible de combustibles y productos químicos.

« Hemos desarrollado nuevos enfoques de síntesis que permiten emplear técnicas de impresión 3D para producir de manera automática y eficiente catalizadores de un solo átomo (SAC) personalizados », dijo el profesor Shizhang Qiao de la Universidad de Adelaida, director del Centro de Materiales en Energía y Catálisis, quien lidera el equipo.

« Los SAC se pueden adaptar a una amplia gama de aplicaciones industriales.

« Nuestra técnica innovadora tiene el potencial de ser más rentable y más simple que los enfoques actuales ».

Los componentes de varios precursores, incluidos los asequibles polímeros naturales y los precursores de metales de transición, se mezclaron para formar la tinta de impresión. Posteriormente, el ‘andamio’ se imprimió directamente con una impresora 3D. Después de la calcinación y los post-tratamientos posteriores, se lograron los sitios de átomos individuales aislados anclados en soportes de carbono.

Para probar el método, el equipo desarrolló un nuevo grupo de catalizadores personalizados con el objetivo de convertir los iones de nitrato en las aguas residuales en amoníaco. El amoníaco es una de las materias primas químicas más fundamentales del mundo, ya que es un químico indispensable para fertilizantes, productos farmacéuticos y colorantes. También se considera una forma importante de almacenar energía y un vector de energía libre de carbono. Como uno de los contaminantes del agua más extendidos del mundo, los iones de nitrato convertidos mediante el uso de catalizadores se transforman en una fuente de nitrógeno.

« Los SAC son candidatos prometedores para la próxima generación de catalizadores altamente eficientes; sin embargo, sintetizar SAC directamente sigue siendo un desafío y costoso », dijo el profesor Qiao.

« Nuestro enfoque de síntesis permite emplear la técnica de impresión 3D como una vía prometedora para la fabricación de SAC a diferentes escalas, allanando el camino para usarlos para lograr una producción sostenible de combustibles y productos químicos valiosos.

« Al simplificar la forma en que se fabrican los catalizadores, esta nueva técnica tiene el potencial de promover el estatus de Australia como líder mundial en la lucha contra los efectos del cambio climático y ayudarnos a tomar la delantera en nuevas técnicas para fabricar productos químicos que beneficien a la sociedad ».

El equipo publicó sus hallazgos en la revista Nature Synthesis.

« Nuestro equipo seguirá explorando el potencial de los catalizadores de un solo átomo impresos en 3D en diversas aplicaciones, como la catálisis en otras reacciones químicas que son críticas en la industria de la ingeniería química », dijo el profesor Qiao.

El trabajo del equipo inspirará el desarrollo de una nueva generación de catalizadores avanzados. Se espera que esta nueva vía de investigación acelere el desarrollo de catalizadores de un solo átomo y los haga disponibles técnica y económicamente para la industria de la ingeniería química dentro de 10 años.