Un nuevo método optimiza el desarrollo de zeolitas con gran potencial en catálisis, electrónica y salud

   VALÈNCIA, 11 Mar. (EUROPA PRESS) -

   Un equipo del Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universitat Politècnica de València (UPV), ha patentado una ruta de síntesis para producir zeolitas halogenadas -un material poroso modificado para integrar yodo y bromo en su estructura- de forma natural, en un solo paso y sin emplear sustancias químicas.

   Según han informado ambas entidades, este avance "no solo simplifica y abarata los costes de producción frente a los métodos tradicionales, sino que abre la puerta a su aplicación en procesos catalíticos, electrónicos, clínicos y antisépticos". El potencial de la nueva metodología ha impulsado los trabajos previos para crear una spin-off que permita transferir los resultados del laboratorio al mercado.

   Las zeolitas son materiales cristalinos de silicio y aluminio con una estructura formada por microporos que permiten la entrada de moléculas en su interior. Durante la síntesis o fabricación artificial, estas moléculas definen la forma y tamaño de los poros para obtener propiedades específicas. Su composición final permite a estos minerales actuar como "filtros inteligentes" con multitud de aplicaciones, que son ampliamente utilizados en procesos catalíticos (para aumentar la velocidad de una reacción química).

   La principal innovación protegida en la patente, desarrollada por el Grupo de Catálisis para Reacciones Orgánicas Sostenibles del ITQ (CSIC-UPV), es una nueva ruta de síntesis de zeolitas halogenadas a partir de haloalcanos, que son unas moléculas orgánicas muy utilizadas en la industria química y que están formadas por cadenas de carbono e hidrógeno. En estos compuestos, algunos de los átomos de hidrógeno se sustituyen por átomos de halógenos, en este caso de yodo y bromo.

   Mediante la nueva ruta de síntesis de zeolitas halogenadas a partir de haloalcanos se obtiene triyoduro y tribromuro, compuestos formados por tres átomos del mismo halógeno: yodo y bromo, respectivamente. Sus aplicaciones son numerosas, ya que se pueden emplear, por ejemplo, como catalizadores heterogéneos para aumentar la velocidad de algunas reacciones químicas orgánicas, o como electrolitos para celdas fotovoltaicas basadas en perovskitas, un material con gran potencial para producir módulos solares, según han detallado.

   Otro uso innovador es como agente de desinfección de superficies, aguas o heridas cutáneas, gracias a la liberación controlada de triyoduro. En este último caso, el empleo de zeolitas halogenadas permitiría producir agentes desinfectantes yodados en polvo, lo que supondría una "revolución en el mercado", ya que a día de hoy solo se encuentran en estado líquido. Los resultados de las pruebas biológicas realizadas, en cuanto a la eliminación de hongos y cultivos bacterianos, "son iguales o superiores respecto a los obtenidos con la povidona yodada comercial".

APLICACIONES NOVEDOSAS

   "Este avance científico abre la puerta a aplicaciones novedosas en diferentes sectores, porque como material sólido actúa como un catalizador heterogéneo altamente eficiente y como un electrolito innovador para celdas fotovoltaicas. Sin embargo, su impacto más humano reside en el ámbito clínico y sanitario porque permite la liberación controlada de yodo para la potabilización de agua, la desinfección prolongada de superficies hospitalarias e, incluso, como suplementación de yodo mediante dispositivos de liberación tópica a partir de parches", ha detallado Judit Oliver, científica titular del CSIC en el ITQ (CSIC-UPV).

   La tecnología patentada está basada en un nuevo procedimiento que genera 'in situ' aniones (partículas con carga negativa) de triyoduro y tribromuro en el interior de zeolitas, tanto con estructura de grandes cavidades interconectadas (FAU) como con estructura tridimensional con canales sinuosos (BEA).

   La novedad radica en un nuevo método de síntesis del material: mientras que los procesos convencionales dopan la zeolita directamente con aniones de triyoduro o tribromuro -que consiste en introducir los aniones de forma forzada en la zeolita-, la nueva metodología permite incluirlos de forma natural durante su síntesis, reduciendo los costes y la complejidad del proceso de obtención.

   El procedimiento también se ha extendido a zeolitas con otras estructuras y con cationes de compensación de carga (iones positivos que equilibran la carga eléctrica de la estructura) distintos a los empleados hasta ahora, lo que puede ampliar la versatilidad de estos materiales para ciertas aplicaciones.

   "Nuestra tecnología representa un cambio de paradigma en la síntesis y administración del anión triyoduro. Hemos desarrollado un procedimiento disruptivo que permite generar este compuesto directamente en el interior de zeolitas en un solo paso, utilizando una reacción en cascada de deshidroyodinación -eliminación de yodo e hidrógeno- de yoduros de alquilo y oxidación in situ con aire", ha explicado Antonio Leyva, investigador científico del ITQ (CSIC-UPV).

   En esta línea, a diferencia de los métodos convencionales, como la sublimación de yodo utilizada en la povidona yodada, "nuestro proceso es totalmente eficiente desde el punto de vista atómico y económico, ya que no requiere disolventes ni agentes oxidantes externos agresivos", ha añadido.

   "Gracias a la estructura microporosa de la zeolita, hemos logrado crear un material sólido capaz de albergar hasta un 50% en peso de triyoduro, una carga extraordinariamente alta que permanece estable y protegida durante meses", ha concluido Leyva.

COLABORACIÓN Y TRANSFERENCIA

   El desarrollo de esta tecnología surge de la colaboración con el grupo de investigación dirigido por la doctora Alba Ruiz Gaitán, del Hospital Universitario La Fe de València, para la realización de las pruebas de actividad biológica. Respecto a la aplicación del material desarrollado en perovskitas, se está llevando a cabo una colaboración con Pablo P. Boix, investigador del ITQ (CSIC-UPV) y especialista en este tipo de materiales.

   Además, la patente ha recibido una ayuda de la UPV que permitirá impulsar un plan de negocio con la empresa Viromii Innovation S.L. para desarrollar una spin-off relacionada con la tecnología.