Un equipo de investigadores del Laboratorio de Ingeniería de Reactores Catalíticos (LIRC), bajo la dirección del doctor Carlos Omar Castillo Araiza, ha sido galardonado con el Premio a la Investigación 2025 en el área de Ciencias Básicas e Ingeniería por su trabajo titulado Oxidación selectiva de etano sobre catalizadores de níquel: análisis microcinético para producir etileno. Este reconocimiento es otorgado por la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM).
El LIRC, que ha estado bajo la dirección del doctor Castillo Araiza desde 2010, se ha convertido en un referente en el estudio y diseño de reactores químicos y biológicos. Este proyecto forma parte del programa doctoral de José Fernando Durán Pérez, quien finalizó su investigación en marzo de 2025, con la colaboración del posdoctorante José Guillermo Rivera de la Cruz.
Eficiencia energética en la producción de etileno
La investigación tiene como objetivo principal mejorar la eficiencia energética en la producción de etileno, un compuesto químico fundamental en diversas industrias. Según el doctor Castillo Araiza, descarbonizar completamente el planeta es una meta ambiciosa pero difícil. Para lograrlo, se requieren reactores más eficientes que no solo produzcan los compuestos necesarios, sino que también reduzcan la contaminación y el consumo energético.
El grupo de estudio está explorando nuevas metodologías presentes en la literatura industrial para minimizar el impacto ambiental y optimizar el uso de recursos energéticos. Esto incluye un enfoque detallado sobre cómo se produce el etileno a partir del etano y oxígeno, analizando las interacciones moleculares involucradas.
Retos actuales en la industria petroquímica
En la actualidad, el etileno se obtiene principalmente mediante el craqueo térmico de hidrocarburos, un proceso altamente intensivo en energía que genera emisiones contaminantes como dióxido de carbono y metano. Por esta razón, tanto gobiernos como empresas, incluyendo Petróleos Mexicanos, están buscando alternativas más sostenibles.
El LIRC destaca por ser uno de los pocos laboratorios en México que aplica principios avanzados de ingeniería de reactores. Esta disciplina es esencial dentro del ámbito de la ingeniería química y permite estudiar y diseñar sistemas químicos y biológicos desde un enfoque interdisciplinario.
Nuevas propuestas para mejorar procesos industriales
El nuevo reactor desarrollado por el equipo utiliza una reacción donde el oxígeno interactúa con el etano sobre un catalizador sólido. Esta innovación permite acelerar la producción selectiva de etileno a temperaturas moderadas, lo que contribuye a reducir tanto las emisiones como el consumo energético.
La investigación premiada profundiza en los aspectos moleculares de esta reacción, evaluando cómo varían factores como temperatura y presión, así como la velocidad a la que se produce etileno. Estos hallazgos son cruciales para escalar este proceso hacia aplicaciones industriales.
Un enfoque multiescala para entender reacciones químicas
Los científicos han combinado experimentación con modelos matemáticos que integran fundamentos clave de química y termodinámica. Este enfoque multiescala permite transferir información desde niveles atómicos hasta macroscópicos, ofreciendo resultados innovadores que podrían transformar la industria petroquímica.
A través del desarrollo de modelos matemáticos complejos, los investigadores han logrado capturar toda la información necesaria sobre cómo se produce el etileno. Estas herramientas son fundamentales para diseñar nuevos reactores industriales que operen bajo condiciones óptimas, maximizando así la producción mientras minimizan los costos energéticos.
Paso hacia una industria sostenible
A pesar de que aún queda camino por recorrer hacia procesos completamente sostenibles, este tipo de investigaciones representan pasos significativos hacia una industria menos contaminante. El doctor Castillo Araiza enfatiza que aunque todavía no se ha alcanzado ese objetivo ideal, es crucial proponer conceptos innovadores que reduzcan el consumo energético y las emisiones contaminantes.
Este trabajo no solo tiene implicaciones técnicas; también representa un compromiso hacia un futuro más sostenible para las generaciones venideras al abordar uno de los desafíos más apremiantes del siglo XXI: la necesidad urgente de descarbonización industrial.
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