Un catalizador se define como aquel compuesto que, tras ser adicionado a una reacción, aumenta su velocidad o favorece la interacción de un proceso químico, permaneciendo inalterado debido a que no participa en la reacción. Los catalizadores tienen un amplio rango de aplicación, pues se estima que las reacciones catalíticas intervienen en un 90% de la manufactura química, y más del 20% de todos los productos industriales emplean este tipo de reacciones en sus procesos de fabricación.
Las industrias como la alimentaria, química, farmacéutica y petroquímica basan gran parte de su producción en reacciones catalíticas, las cuales se han convertido en una actividad de suma importancia en sus procesos. Un ejemplo de ello es el craqueo catalítico, que es la etapa de la refinería más importante, en este punto, la adición de un catalizador orienta la reacción principal para evitar las reacciones secundarias indeseables; además, con su adición, este proceso puede realizarse a una menor temperatura en comparación con el método que se usaba en el pasado (craqueo térmico). Los catalizadores más usados para dicho fin son: óxido de aluminio, tierras absorbentes naturales, silicatos de aluminio y aluminio aleado con silicio. Todos ellos, químicamente similares entre sí.
De manera general, la catálisis se clasifica en tres grandes categorías:
1) Homogénea: el catalizador utilizado es del mismo estado de agregación que los reactivos reaccionantes, este tipo de catálisis tiene un uso industrial reducido, pues solo el 20% de las reacciones catalíticas comerciales lo utilizan.
2) Enzimática: tal como su nombre lo indica, los catalizadores utilizados son enzimas, las cuales son altamente eficaces y selectivas. Dentro de esta categoría están las oxidorreductasas, transferasas, hidrolasas, liasas, isomerasas y ligasas.
3) Heterogéneas: Se utiliza un catalizador que tiene una fase diferente a la de los reactivos, que por lo general son sólidos. La catálisis heterogénea es la base del 80% de todos los procesos catalíticos usados a nivel industrial.
Algunos ejemplos de síntesis orgánicas en las que se involucra algún tipo de catálisis de acuerdo a la clasificación anterior, se encuentran en la figura 1.
Figura 1. Ejemplos de síntesis orgánicas de acuerdo al tipo de catálisis que interviene en ellas.
Fuente: Elaboración propia con datos de Izquierdo J. Cinética de las Reacciones Químicas. (2004).
Debido a la importancia de los catalizadores en la producción industrial, existe una amplia variedad de productores y/o distribuidores de los mismos a nivel internacional. Sin embargo, en México existe una marcada ausencia de empresas proveedoras que cubran la demanda de las industrias nacionales. En particular, el óxido de iridio y el catalizador de rodio en carbono son compuestos que no se producen en nuestro país y que deben importarse del extranjero.
A pesar de que existen una gran variedad de compuestos catalíticos, hoy en día se realizan investigaciones para mejorarlos y diseñar nuevos productos que posean aplicaciones ambientales como, por ejemplo, en el tratamiento de aguas residuales y en el tratamiento de aire contaminado; a la par, las investigaciones de la industria de los biocatalizadores está en amplio desarrollo esperando que, en un futuro no muy lejano, el sector industrial cuente con procesos más eficientes y amigables con el medio ambiente.
