Un material a base de nanotubos de óxido de titanio que elimina el nitrógeno y azufre contenidos en gasóleos y en combustibles (Gasolinas y diesel), fue creado por un grupo de investigadores de la coordinación de Ingeniería Molecular del Instituto Mexicano del Petróleo (IMP). Autoridades de Estados Unidos de Norteamérica (EUA), concedieron al instituto la patente sobre este material luego de la gestión del área de Propiedad Intelectual de esta institución.
El material adsorbente selectivo de compuestos nitrogenados y azufrados en fracciones de hidrocarburos del petróleo y procedimiento de aplicación, es un claro ejemplo del uso de la nanotecnología para resolver problemas de contaminantes contenidos en los combustibles.
El adsorbente está hecho a base de óxido de titanio con morfología nanotubular, en el cual las estructuras tridimensionales en forma de partículas o nanopartículas, fueron manipuladas hasta hacerlas nanotubulares, lo que permitió incrementar el área de contacto y generar sitios específicos que al entrar en contacto con gasolina o diesel atraen a aquellas moléculas de nitrógeno y de azufre contenidas en los mismos. De esta manera los combustibles reducen sustancialmente el contenido de dichos contaminantes.
Cabe hacer notar que no fue casual la obtención de materiales nanotubulares de alta área específica, pues los estudios teóricos dentro del grupo de investigación, demostraron que el confinamiento y la curvatura a escala nanométrica destacan las propiedades de adsorción de los materiales. Con esta tecnología del IMP Pemex cuenta ahora con una ruta para apoyar sus procesos, proteger sus catalizadores y obtener combustibles limpios.
Todo el proceso para obtener el adsorbente está dominado por los grupos experimentales y teóricos del Programa de Ingeniería Molecular que participaron, toda vez que se realizó la síntesis, formulación y escalamiento a nivel piloto, en donde se realizaron un sinfín de pruebas, hasta alcanzar su dominio, hasta llegar a dominar esa síntesis a nivel de 50 kilos.
La patente concedida por Estados Unidos es una aplicación novedosa de nanotubos de óxido de titanio, es decir, se trata de una patente que da al IMP los derechos sobre la aplicación de los nanotubos para la eliminación de contaminantes contenidos en combustibles. Asimismo, se encuentran en trámite otras patentes relacionadas con las estructuras y los nanotubos mismos y otra del uso de los nanotubos como catalizador para ese mismo fin.
Este nuevo material adsorbente es resultado de la investigación básica orientada que busca aplicaciones de nanomateriales y nanotecnologías para la industria petrolera en donde concurre el trabajo interdisciplinario de ingenieros químicos, químicos y físicos, teóricos y experimentales, además de los laboratorios de caracterización molecular con que cuenta el Instituto Mexicano del Petróleo.
Cabe mencionar que la oficina de patentes de Estados Unidos es una de las más exigentes que hay en el mundo, en cuanto al desarrollo de tecnologías, por ello es un orgullo para el IMP recibir la notificación de la patente otorgada porque para poder reclamar la paternidad de la aplicación de nanotubos de óxido de titanio como adsorbentes fue indispensable probar que era una aplicación única en el mundo”. Cabe mencionar que este adsorbente también se puede utilizar para quitar el nitrógeno al gasóleo, para así mejorar el desempeño de catalizadores para la generación de combustibles limpios.
Para llegar a esta innovación se tuvo que caracterizar el material molecularmente y estructuralmente y eso solamente se puede lograr si se cuenta con el personal especializado, laboratorios de microscopía electrónica de ultra alta resolución y de supercómputo.
En breve será necesario comercializar esta tecnología porque si únicamente el IMP se queda con las patentes, entonces no se justifica la inversión en laboratorios y de investigadores altamente especializados, esto desde el punto de vista económico. Desde luego, para poder comercializar se requiere tener la propiedad intelectual. De igual forma, Pemex Refinación dará su anuencia para continuar con esta tecnología, ahora fortalecida con la patente concedida.
La importancia de la patente IMP 860, realizada a través de nanomateriales, radica en que al entrar en contacto con las fracciones de hidrocarburos puede hacer las funciones de adsorción eliminando los compuestos nitrogenados y azufrados contenidos en los combustibles. En particular esta patente concedida por EUA, identificada con el número US 7416655 B2, es material adsorbente que puede ser aplicado antes de los procesos de hidrotratamiento para evitar el envenenamiento de los catalizadores o también se puede utilizar a la salida de dichos procesos para bajar el contenido de azufre en gasolina y diesel, a los niveles especificados por las normas ambientales. Ese es el valor de esta patente.
Hoy día la catálisis es una tecnología madura en el mundo y hacer contribuciones en esta área es porque realmente es innovador. Los investigadores del IMP trabajaron desde la manipulación de la molécula para generar nanotubos (mil millones de veces más pequeños que un metro). Sin duda esta tecnología de síntesis y caracterización de materiales, tanto experimentales como teóricos, es de clase mundial.
El grupo de investigadores que dio origen al material adsorbente lo integran: José Antonio Toledo Antonio, María Antonia Cortés Jácome, Gerardo Ferrat Torres, Carlos Ángeles Chávez, Luis Francisco Flores Ortiz, María de Lourdes Araceli Mosqueira Mondragón, Esteban López Salinas, José Escobar Aguilar, Rodolfo Juventino Mora Vallejo, Fernando Álvarez Ramírez, Yosadara Ruiz Morales y Marcelo Lozada y Cassou.
Gráfica
En la gráfica se aprecia un matraz con gasóleo, con alto contenido de nitrógeno (1), el cual disminuye el desempeño de los catalizadores, su color original es de aspecto amarillento y/o naranja tenue, al pasarlo por el adsorbente inventado en el IMP (2), se obtiene un gasóleo con bajo contenido de nitrógeno, totalmente transparente (3). El adsorbente que capturó los contaminantes (4) se puede regenerar (5) y reutilizar, dejando un concentrado de compuestos polares (nitrógeno y azufre) (6).
Web Report Instituto Mexicano del Petróleo, 24 de septiembre de 2008
