Una investigación liderada por el Instituto de Tecnología Química (UPV-CSIC) analiza cómo la simulación por ordenador es capaz de predecir la estabilidad de más de 200 polimorfos de zeolitas
10/09/2025
Una investigación liderada por el Instituto de Tecnología Química (ITQ UPV-CSIC) ha analizado por primera vez de qué manera la simulación por ordenador es capaz de pronosticar la estabilidad relativa de los más de 200 polimorfos de zeolitas que se conocen en la actualidad. Además, este análisis permite predecir la estabilidad de otras zeolitas que todavía no se han sintetizado, pero que se podrían sintetizar en un futuro próximo. La investigación ha sido publicada en la revista Chemical Society Reviews.
En el estudio liderado por el ITQ (UPV-CSIC) se han analizado por primera vez resultados recientes que permiten justificar qué zeolitas se obtienen de modo preferente en presencia de cada catión orgánico director de estructura, usando alumino-silicatos como gel de síntesis. Esto se ha conseguido gracias a la introducción de un nuevo descriptor, directamente relacionado con la entalpia de formación de las zeolitas que compiten en el proceso.
“El cálculo numérico para cada zeolita nos permite seleccionar la zeolita para la cual se obtiene el valor menor y esa es la predicción computacional que, comparando con casos experimentales, nos da el resultado correcto en el 90% de los casos”, asegura Germán Ignacio Sastre, investigador científico del CSIC en el ITQ (UPV-CSIC) y autor principal de la investigación.
Otro punto destacado de la investigación ha sido el hallazgo de que la zeolita más estable es la que contiene más aluminio y, por tanto, menor relación silicio/aluminio (Si/Al). Estas zeolitas con mayor habilidad de “empaquetar más carga” por unidad de tetraedros (Si+Al) serán las más estables. Además, se ha incorporado la termodinámica de la formación de defectos en el cristal, así como la distinción de las dos rutas de síntesis principales, que son el medio hidróxido y medio fluoruro, que determinan las dos principales rutas o tipos de síntesis.
El hallazgo ha permitido demostrar, por primera vez, el orden preferente de incorporación de los tres posibles aniones es: Al – fluoruro – defectos. Estos aniones compensan la carga positiva de los cationes orgánicos directores de estructura y la preferencia de incorporación de uno u otro tipo de anión siempre ha sido materia de debate. Con ello, se puede explicar por qué el fluoruro no se incorpora en la zeolita cuando el gel contiene aluminio y, también, permite conocer que, en ausencia de aluminio y presencia de flúor, las zeolitas obtenidas dan lugar a cristales casi perfectos y sin defectos.
Mejor planificación de rutas de síntesis de zeolitas
Los resultados obtenidos en la investigación tienen aplicación directa en la planificación de rutas de síntesis de zeolitas.
“Hemos demostrado que no es posible sintetizar todas las zeolitas en su versión de alumino-silicato en medio hidróxido y no sólo eso, sino que somos capaces de enumerar cuáles son. Dos de las recientemente identificadas son STF y IFR (nombre asignado por la Comisión de Estructuras de la Asociación Internacional de Zeolitas). Los resultados obtenidos nos van a permitir no sólo entender mejor los resultados de la síntesis sino también estimar la viabilidad de los objetivos en función de la topología y estructura de las zeolitas para las que estamos buscando rutas de síntesis alternativas”, asegura Germán Ignacio Sastre, investigador científico del CSIC en el ITQ (UPV-CSIC) y autor principal de la investigación.
La investigación se ha desarrollado entre el ITQ (UPV-CSIC), el Interdisciplinary Institute of NMR and Molecular Sciences, Wuhan (China) y la empresa SynopsisDeNovoDesign, Beerse (Bélgica).
