p Os aromáticos são os principais blocos de construção de polímeros, ou plásticos, que aparecem como tudo, desde garrafas PET para água respirável, roupas de poliéster anti-rugas. Esses produtos petroquímicos compreendem uma empresa especializada, setor de valor agregado da indústria de energia. O processo para refinar o petróleo bruto em correntes aromáticas úteis para uso derivado frequentemente envolve o uso de um catalisador para facilitar as reações químicas. Entre os vários tipos de catalisadores, muitos são zeólitas - aluminossilicatos porosos - como ZSM-5, um zeólito sintético único, amplamente utilizado na atualização de produtos químicos em alquilação e isomerização. Os produtores de produtos petroquímicos estão constantemente procurando minimizar os custos indiretos para enfrentar a volatilidade nos mercados de commodities e fornecer um produto final competitivo para o cidadão comum. p Jeffrey Rimer, Abraham E. Dukler Professor da Universidade de Houston Cullen College of Engineering e Javier Garcia-Martinez, professor de química inorgânica da Universidade de Alicante, descobriram um método de semeadura que simplifica o processo de síntese e resulta em formação de pilares espontâneos de zeólitas. O trabalho é publicado em Materiais avançados . O processo resulta em mais concentrado de alumínio no zeólito e uma estrutura cristalina única para facilitar as reações químicas com acúmulo de carbono reduzido.

p "Esta nova técnica tem a vantagem de produzir folhas mais espessas e bem formadas, que é importante para produzir materiais altamente estáveis, uma característica importante na maioria das aplicações industrialmente relevantes, "disse Martinez.

p "Esses catalisadores hierárquicos mostram uma melhoria sem precedentes no desempenho do catalisador com taxas de desativação 4 vezes menores, aumentos de cinco vezes na atividade e aumentos de quase duas vezes na seletividade, "de acordo com Rimer.

p Na industria, os produtores petroquímicos freqüentemente precisam fazer reviravoltas a cada dois anos ou mais para regenerar um catalisador ou substituí-lo por completo. Nos E.U.A, do final do primeiro trimestre ao início do segundo trimestre, normalmente, várias refinarias levam um período de manutenção de duas semanas a dois meses para acomodar isso. Durante esse tempo, produção e lucro são perdidos, e, embora esses catalisadores zeólitos hierárquicos aprimorados não acabem com as paradas por completo, seu tamanho menor, mas estável de 30-60 nanômetros, fornece alumínio - sítios ativos para catálise - comparável ao ZSM-5 comercial. Contudo, seu pequeno tamanho melhora simultaneamente a seletividade e reduz o acúmulo de carbono. Isso sugere períodos mais longos entre paradas dispendiosas e maior rendimento.

p As implicações deste estudo se estendem a uma melhor compreensão da nucleação de zeólita - ou primeira observação de um cristal - e apontam para um novo processo para a criação de zeólitas pilares sem dispendiosos agentes direcionadores de estrutura orgânica (OSDA). Zeólitos com estruturas hierárquicas (pilares) foram preparados anteriormente apenas com OSDAs, que funcionam como modelos para formar essas estruturas únicas.

p "Até agora, Os OSDAs eram considerados essenciais para a síntese de zeólitas em pilares, atuando como modelos para facilitar a formação de nanofolhas de interconexão finas, "Rimer disse." Mas, como observamos neste processo de semeadura, essas nanofolhas de 30-60 nanômetros emergiram de material amorfo e formaram pilares sem qualquer modelo. "

p "As tentativas anteriores de produzir esses catalisadores exigiam agentes orgânicos caros e normalmente obtinham-se baixos rendimentos, o que limitou muito sua aplicação comercial, "Martinez disse.

p A semeadura provou ser fundamental na síntese de zeólitas pilarizadas com melhora do desempenho catalítico na alquilação de Friedel-Craft e reações de metanol a hidrocarbonetos. Esta abordagem de síntese ignora o processo típico de uso intensivo de energia de OSDAs. Os orgânicos antes considerados essenciais para a criação de zeólitas que podem ser utilizados comercialmente, em última análise, não são mais necessários.

p As próximas etapas para este projeto incluem a ampliação do processo para mostrar se este catalisador zeólito aprimorado pode replicar seu desempenho em escala industrial. Esta pesquisa também funciona como um trampolim para explorar ainda mais as implicações da semeadura para produzir outras zeólitas com estruturas únicas e desempenho excepcional em aplicações comerciais.