Resumen
La industria petroquímica desempeña un papel clave en la economía global al proporcionar materiales esenciales para sectores como la energía, el transporte, el embalaje, los textiles y la construcción. En su núcleo se encuentra la nafta, una fracción del petróleo crudo que actúa como materia prima fundamental para la producción de olefinas, aromáticos y precursores de polímeros. Sin embargo, los procesos convencionales de conversión de nafta, como el craqueo por vapor y el reformado catalítico, son intensivos en energía y ambientalmente perjudiciales. Ante el aumento de las presiones regulatorias y climáticas, surge la necesidad de soluciones catalíticas innovadoras que reduzcan emisiones, mejoren la eficiencia y ofrezcan flexibilidad en el uso de materias primas.
Esta tesis aborda el desarrollo y evaluación de tres métodos basados en catálisis con metales nobles soportados para transformar de forma más sostenible intermedios derivados de la nafta en productos químicos de valor añadido. Cada estrategia está orientada a un sector específico: combustibles para aviación, materias primas para polímeros y monómeros aromáticos, avanzando hacia los objetivos de eficiencia de proceso, circularidad y descarbonización. Se destacan sistemas catalíticos basados en paladio y rutenio que presentan eficiencia energética y bajas emisiones.
El Capítulo 4 examina la mejora catalítica del aceite KA ¿una mezcla de ciclohexanol y ciclohexanona derivada del benceno¿ como vía para producir combustible de aviación sostenible (SAF). Mediante un catalizador de paladio sobre carbono (Pd/C), el proceso opera bajo condiciones suaves y sin disolventes a través de un mecanismo de transferencia de hidrógeno. Esta conversión genera hidrocarburos C¿-C¿¿ aptos para SAF, con alta economía atómica y sin necesidad de hidrógeno externo. El estudio se centra en la selectividad, la minimización de subproductos y la escalabilidad dentro de refinerías existentes.
El Capítulo 5 se enfoca en la purificación del etileno ¿producto clave del craqueo por vapor¿ mediante la semihidrogenación selectiva de impurezas de acetileno. Se evalúa el rendimiento de catalizadores bimetálicos Pd y Pd-Au soportados en zeolitas y marcos metal-orgánicos (MOFs). La presencia de oro ajusta las propiedades electrónicas y optimiza la estructura del soporte, reduciendo la sobrehidrogenación a etano y mejorando la durabilidad. Este enfoque es esencial para líneas de producción de polietileno, donde trazas de acetileno pueden desactivar catalizadores de polimerización.
El Capítulo 6 aborda la isomerización y aromatización de 1-octeno en compuestos BTX (benceno, tolueno y xilenos), fundamentales en la producción de PET, poliuretanos y otros materiales. El proceso emplea catalizadores de rutenio soportados en carbono y zeolitas, en un reactor único que integra isomerización, ciclación y deshidrogenación. Esta estrategia representa una alternativa de baja temperatura al reformado de nafta, con mayor eficiencia energética, selectividad y modularidad. Se hace hincapié en optimizar la estructura del catalizador para favorecer la formación de monoaromáticos y reducir el coque.
En conjunto, estos sistemas catalíticos ilustran cómo el uso de metales nobles puede hacer la producción petroquímica más sostenible, eficiente y circular. Gracias a su alta selectividad, compatibilidad con materias primas renovables y adaptabilidad a infraestructuras existentes, ofrecen soluciones viables para descarbonizar el sector, mejorar el rendimiento energético y mantener la competitividad económica. La catálisis emerge así como un pilar fundamental en la transición hacia una industria con bajas emisiones de carbono.
Palabras clave
hydrogenation, coupling reactions, heterogeneous catalysis, noble metals, flow chemistry
