¿Cuáles son los catalizadores de la vida? ¿Cuál es su función?

Catalizadores metálicos A principios del siglo XX, se establecieron fábricas en el Reino Unido y Alemania para producir aceite endurecido mediante la hidrogenación de grasa utilizando níquel como catalizador. En 1913, la Baden Aniline Soda Company en Alemania utilizó magnetita como materia prima, utilizó el método de fusión en caliente y añadió aditivos para producir catalizadores de síntesis de amoníaco a base de hierro. 1923 F. Fischer hidrogenó con éxito monóxido de carbono para convertirlo en hidrocarburos utilizando cobalto como catalizador. En 1925, el estadounidense M. He Xiaole obtuvo la patente para fabricar el catalizador esquelético de níquel y lo puso en producción. Se trata de un níquel esquelético obtenido mediante lixiviación alcalina de una aleación de níquel-silicio. En 1926, una empresa francesa utilizó metales como hierro, estaño y molibdeno como catalizadores y carbón y alquitrán como materias primas para producir combustible líquido mediante hidrogenación y licuefacción a alta presión. Este método se llama método de Burgess. Esta etapa sentó las bases de la tecnología para la fabricación de catalizadores metálicos, incluida la tecnología de reducción de óxidos y sales de metales de transición y la tecnología de extracción parcial de aleaciones. Los materiales del catalizador también se expandieron desde el platino a metales más baratos como el hierro, el cobalto y el níquel.

Catalizador de óxido En vista de que el catalizador de platino desarrollado en el siglo XIX para la oxidación del dióxido de azufre se envenena fácilmente con el arsénico del gas de alimentación, ha surgido un proceso que utiliza ambos catalizadores. La planta de Mannheim en Alemania utiliza óxido de hierro de baja actividad como catalizador en la primera etapa y el dióxido de azufre restante se convierte mediante un catalizador de platino en la segunda etapa. En esta etapa, se desarrolló y utilizó en 1913 un catalizador de óxido de vanadio soportado altamente tóxico en la recién construida planta de ácido sulfúrico de contacto de la Baden Aniline Soda Company en Alemania. Su vida útil puede alcanzar desde varios años hasta diez años. Después de la década de 1920, los catalizadores de óxido de vanadio reemplazaron rápidamente a los catalizadores de platino originales y se convirtieron en catalizadores comerciales. Esta reforma de los catalizadores de ácido sulfúrico abre amplias perspectivas para los catalizadores de óxido.

Catalizador líquido En 1919, la Standard Oil Company de Nueva Jersey en Estados Unidos desarrolló un proceso industrial para hidratar propileno con ácido sulfúrico como catalizador para producir alcohol isopropílico, y construyó una fábrica en 1920. En 1930, la American Union Carbide Company construyó una planta para hidratar etileno y producir etanol. Estos catalizadores líquidos son productos químicos simples.

Las enzimas catalizadoras biológicas son catalizadores biológicos, que son sustancias orgánicas con capacidad catalítica producidas por plantas, animales y microorganismos (principalmente proteínas. Pero una pequeña cantidad de ARN también tiene funciones biocatalíticas), anteriormente conocidas como enzimas. Casi todas las reacciones químicas en los seres vivos están catalizadas por enzimas. La catálisis enzimática también es selectiva. Por ejemplo, la amilasa cataliza la hidrólisis del almidón en dextrina y maltosa, y la proteasa cataliza la hidrólisis de proteínas en péptidos. Los organismos vivos los utilizan para acelerar reacciones químicas en el cuerpo. Sin enzimas, muchas reacciones químicas en los organismos se desarrollarían muy lentamente, dificultando el mantenimiento de la vida. Las enzimas funcionan mejor a temperaturas de alrededor de 37°C (temperatura del cuerpo humano). Si la temperatura es superior a 50°C o 60°C, la enzima se destruirá y ya no podrá funcionar. Por lo tanto, los detergentes biológicos que utilizan enzimas para eliminar las manchas de la ropa son más eficaces a bajas temperaturas. Las enzimas son de gran importancia en fisiología, medicina, agricultura e industria. En la actualidad, las preparaciones enzimáticas se utilizan cada vez más en aplicaciones.

Normalmente se selecciona la materia prima residual más barata como catalizador de combustión del carbón. Los experimentos han demostrado que muchos desechos tienen efectos de combustión catalítica evidentes y un rendimiento de protección ambiental. Los gases de escape comúnmente utilizados de los catalizadores alimentados con carbón incluyen: Primero, cenizas de carbón. La ceniza de carbón es el residuo que se forma a partir de las cenizas del carbón durante el proceso de combustión. La ceniza del carbón actúa como catalizador interno. Demasiada ceniza no favorece la combustión y muy poca ceniza es difícil de incendiar. En segundo lugar, licor negro para la fabricación de papel. El licor negro alcalino que se descarga de las fábricas de papel contiene grandes cantidades de K2CO3, Na2CO3, KOH, NaOH y Ca(OH)2. Es un buen catalizador para la combustión del carbón. Agregar una cantidad adecuada de licor negro seco al carbón puede reducir la temperatura de ignición del carbón entre 30 °C y 50 °C y promover la combustión completa del carbón. Además, también tiene un efecto de desulfuración y la tasa de desulfuración puede alcanzar entre el 35% y el 58%, lo que beneficia la protección del medio ambiente. En tercer lugar, líquido residual de plantas alcalinas. El líquido residual de la planta alcalina contiene una gran cantidad de CaCO3 y una pequeña cantidad de CaCl2. Agregar una cantidad adecuada de este líquido residual es beneficioso para la ignición y combustión del carbón y también tiene un efecto de desulfuración, y la tasa de desulfuración puede alcanzar más del 44%. Cuarto, el polvo de mineral de hierro producido durante el proceso de extracción del mineral de hierro es rico en Fe2O3 y es una buena materia prima para catalizadores de combustión de carbón. Algunos minerales de hierro no tienen valor minero. Después de años de erosión, se ha acumulado una gran cantidad de polvo de mineral de hierro en la ladera, que puede recolectarse y utilizarse. Quinto, cenizas vegetales. Las cenizas vegetales contienen KOH, que se puede filtrar con agua para obtener una solución. Después del secado, se puede extraer de la solución el KOH crudo utilizado como catalizador para quemar carbón. Sexto, lima. Tanto la cal viva como la cal hidratada se pueden utilizar como materias primas para catalizadores alimentados con carbón. Cabe destacar que el Ca2+ tiene un efecto desulfurador evidente.

Además de lo anterior, existen muchos otros desechos que pueden usarse como catalizadores para la quema de carbón, como lodo blanco residual, escoria de fabricación de hierro, escoria residual de carburo de calcio y líquidos residuales de algunas plantas químicas.

Existen semiconductores y fotocatalizadores. Físicamente hablando, los semiconductores son materiales entre conductores y aislantes. La fotocatálisis se refiere a la separación de portadores fotogenerados de materiales semiconductores bajo iluminación de una determinada longitud de onda, y luego los electrones y huecos fotogenerados se combinan con iones o moléculas para generar radicales libres activos de oxidación o reducción, que pueden degradar macromoléculas orgánicas en dióxido de carbono u otras moléculas pequeñas. Materia orgánica molecular y agua. Durante la reacción, este material semiconductor, el propio fotocatalizador, no cambia. Generalmente, los materiales utilizados como fotocatalizadores para reacciones fotocatalíticas son materiales semiconductores o sustancias con propiedades semiconductoras.