Un equipo internacional de investigadores con la participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) creó la zeolita estable más porosa conocida hasta la fecha, una nueva zeolita de sílice pura denominada ZEO-3. Esta zeolita se formó por una condensación topotáctica sin precedentes de una cadena de silicato 1D a una zeolita 3D. El proceso es topotáctico porque la estructura de la cadena no cambia. Se puede aplicar para eliminar y recuperar compuestos orgánicos volátiles de una corriente de gas que incluso puede contener agua. El descubrimiento, al que han contribuido científicos del Instituto Madrileño de Ciencias Materiales (ICMM-CSIC) y del Instituto Aragonés de Nanociencias y Materiales (INMA-CSIC-UNIZAR), se publica en la revista Ciencia.
Las zeolitas son silicatos microporosos que encuentran una amplia variedad de aplicaciones como catalizadores, adsorbentes e intercambiadores de cationes. Se buscan zeolitas estables a base de sílice con mayor porosidad para permitir la adsorción y el procesamiento de moléculas grandes, «pero desafían nuestra capacidad sintética», explica Miguel Camblor, investigador del ICMM y uno de los autores correspondientes de la investigación.
Debido a que los poros de zeolita tienen el tamaño de moléculas pequeñas, existe una limitación en el tamaño de las moléculas que puede procesar. Por eso “siempre hemos buscado” las zeolitas con poro más grande y, principalmente, las que tienen poro tridimensional: “porque cuando tienes un poro en una sola dirección, aunque sea grande, es fácil que se bloquee, pero si tienes todas las dimensiones es difícil”, apunta Camblor.
Después de más de 80 años de extensa investigación internacional en este campo, este equipo ha creado la zeolita estable más porosa conocida hasta la fecha. «Hasta ahora, las zeolitas con poros extragrandes no eran estables, ya que estaban hechas de germanio en lugar de silicio», dice. Las zeolitas estables anteriores podían alcanzar hasta 7 angstroms (1 angstrom es la cienmillonésima parte de un centímetro).
El año pasado, este equipo de investigadores publicó otro artículo en Science sobre una nueva zeolita con aluminio y poros grandes (ZEO-1). Ahora, la nueva zeolita tiene una composición de sílice pura. “En ambas zeolitas, ZEO-1 y ZEO-3, hay poros que alcanzan más de 10 angstroms”, dice Camblor.
Las peculiaridades del ZEO-3
Esta nueva zeolita tiene dos peculiaridades: tiene poros extragrandes en tres dimensiones y está formada por la síntesis por calcinación de un silicato de cadena unidimensional en una condensación topotáctica (lo que significa que se elaboró sin cambios en esta cadena).
«Esto nunca se ha visto antes», felicita Camblor. “Se conocían condensaciones topotácticas bidimensionales a tridimensionales, es decir, algo que era lamelar y que por un mecanismo similar se condensaba para dar una zeolita, pero no de unidimensional a tridimensional”, agrega.
Tras la creación de esta zeolita, el equipo, integrado por investigadores de Suecia, China y Estados Unidos, comenzó a experimentar con sus propiedades: «Como este es un material que es sílice pura, no tiene capacidad catalítica, pero tiene la capacidad para absorber cosas muy grandes. Cosas orgánicas grandes», dice Camblor.
“Esta zeolita se puede aplicar para remover y recuperar compuestos orgánicos volátiles de una corriente gaseosa que incluso puede contener agua”, explica. «En un sitio donde se producen materiales orgánicos volátiles nocivos, se puede descontaminar y no solo eliminarlo, sino recuperarlo del contaminante», ilustra Camblor. Con más investigación, esta zeolita también podría ser útil para catalizar y administrar fármacos.
