ZEOLITA

Uso de la Zeolita en la Industria

Existen básicamente tres uso de zeolitas en industria: 

• Catálisis: Zeolitas son extremadamente útiles como catalizadores para muchas reacciones importantes con moléculas orgánicas. Las mas importantes son craqueo, isomerización y síntesis de hidrocarbonos. Las zeolitas pueden promover una seria de reacciones catalíticas incluyendo acido-base y reacciones de metal inducido. Las zeolitas también pueden ser catalizadores de ácidos y pueden usarse como soporte para metales activos o reactivos. 

Las zeolitas pueden ser catalizadores selectivos en cuanto a la forma, tanto por la selectividad del estado de transición o por exclusión de reactivos competidores en base al diámetro de la molécula. También se han utilizado como catalizadores de oxidación. Las reacciones tienen lugar dentro de los poros de la zeolita, que permite un mayor grado de control del producto. 

La principal aplicación industrial son: refinamiento del petróleo, producción de fuel e industria petroquímica. Las zeolitas sintéticas son los catalizadores mas importantes en las refinerías petroquímicas. 

• Adsorción: Las zeolitas se usan para la adsorción de una gran variedad de materiales. Esto incluye aplicaciones en secado, purificacion y separación. Pueden remover agua a presiones parciales muy bajas y son unos desinfectantes muy efectivos, con capacidad de mas de un 25% en peso con agua. Pueden extraer químicos orgánicos volátiles de las corrientes de aire, separar isomeros y mezclar gases. Una propiedad de las zeolitas es su capacidad para la separación de gases. La estructura porosa de las zeolitas puede utilizarse como "tamiz" para moléculas con un cierto tamaño permitiendo su entrada en los poros. 

Esta propiedad puede cambiarse variando la estructura y así cambiando el tamaño y el número de cationes alrededor de los poros.

Otras aplicaciones que pueden tener lugar dentro del poro incluye la polimerización de materiales semi conductores y polímetros conductores para producir materiales con propiedades físicas y eléctricas extraordinarias. 

• Intercambio de iones: Cationes hidratados dentro de los poros de la zeolita están unidos débilmente y preparados para intercambiarse con otros cationes cuando se encuentran en un medio acuoso. Esta propiedad permiten su aplicación como ablandadores de agua, y el uso de zeolitas en detergentes y jabones. Los mayores volúmenes de uso de zeolitas es en la formulación de detergentes donde se reemplazan fosfatos como agentes ablandadores del agua. Esto se realiza mediante el intercambio de sodio en la zeolita por Calcio y Magnesio presente en el agua. Es incluso posible remover iones reactivos del agua contaminada.

Otros usos 

- Filtración de aire: Para eliminar amoníaco, sulfito de hidrógeno, malos olores, partículas contaminantes y humedad.
- Deshumidificación: En la industria y en el hogar, zeolitas se encuentran en sistemas de aire acondicionado.

- Separación de gases: Las zeolitas naturales son tamices moleculares naturales. La clinoptilolita puede eliminar dióxido de carbono del metano por Ejemplo.

- Absorción: La zeolita natural es un gran absorbente y es químicamente estable siendo ideal para limpiar derrames de productos químicos peligrosos.

- Residuos nucleares: Zeolitas naturales se utilizan para absorber Cs y Sr de residuos de laboratorios. Isótopos radioactivos pueden absorberse con            zeolitas por intercambio iónico, la zeolita puede transformarse luego en vidrio para capturar permanentemente el residuo para su eliminación segura.

- Descontaminación: Las zeolitas naturales pueden utilizarse para absorber polución de zonas contaminadas. Eliminación de metales pesados del suelo    y pueden absorber varios tipos de líquidos peligrosos.

NUEVAS TENDENCIAS EN DESINTEGRACIÓN

Hoy en día, la industria enfrenta nuevos retos para el procesamiento del petróleo. Como sabemos, los crudos son "más pesados" (como el crudo Maya), o sea que están constituidos por moléculas más grandes y por ende más difíciles de romper en productos ligeros. Las fracciones del petróleo de estos crudos útiles para el proceso de desintegración contienen moléculas cuyo diámetro cinético va desde los 25 hasta los 150 Å, siendo el promedio mayoritario de unos 50 Å. Obviamente, estas moléculas no pueden penetrar los poros de las zeolitas disponibles en la actualidad. Por tanto, los científicos, como lo hicieron Plank y Rosinski, buscan el catalizador hipotético: una nueva zeolita de poros más grandes, térmicamente estable, con iones intercambiables que permitan modular la acidez del sólido para que la desintegración produzca la gasolina requerida.

Los nuevos catalizadores se desarrollan febrilmente en distintos laboratorios. La pista para resolver el problema ya fue dada. La materia prima para la fabricación de los catalizadores del futuro se dejó de usar hace más de 50 años: ¡las arcillas del proceso Houdry! En efecto, como vimos en el Capítulo I, existen arcillas con estructuras laminares (filosilicatos) cargadas negativamente y que tienen los iones positivos intercalados entre las láminas. Si esos iones se sustituyen por cationes más voluminosos, se produce una separación de láminas, creándose un poro o ventana que permite el acceso de moléculas a cavidades de gran volumen. Se informa en la bibliografía de materiales con poros hasta seis veces más grandes que los de las zeolitas convencionales. Más aún, el tamaño y forma de los poros depende del catión empleado como "proyectil" para hacer las perforaciones necesarias en la estructura laminar.

Estas investigaciones fueron iniciadas hace unos 25 años por Barrer, irónicamente las dejó inconclusas porque sus métodos de síntesis de zeolitas tipo X y Y lo hicieron dedicar todas sus energías a ese trabajo.