¿CÓMO FUNCIONA Y PARA QUÉ SIRVE EL CATALIZADOR DE UN COCHE?

La mayor parte de los coches en circulación hoy en día utilizan gasolina o diésel para su funcionamiento. Ambos carburantes se obtienen a partir del petróleo mediante un proceso denominado refinación que consiste en varias etapas de destilación, de forma similar al proceso que se realiza para preparar bebidas espirituosas como la ginebra o el vodka. En este caso, lo que se destila es petróleo y, dependiendo del número de veces que se destile, se pueden obtener diferentes tipos de combustibles de menor a mayor volatilidad. Desde el punto de vista químico, tanto el diésel como la gasolina están formados principalmente por una mezcla de hidrocarburos, moléculas que contienen exclusivamente átomos de carbono e hidrógeno. Además de carbono e hidrógeno, el azufre suele estar presente en el petróleo crudo y parte de ese elemento suele permanecer en los carburantes finales. En el pasado, además de estos elementos químicos provenientes del petróleo, se solía adicionar tetraetilo de plomo para mejorar el rendimiento de los motores, por lo que especies de plomo también eran habituales en las gasolinas.

Una vez los carburantes se queman en el motor, se producen diferentes reacciones químicas como consecuencia de juntar a altas temperaturas los compuestos provenientes de los combustibles y el aire, formado en gran medida por nitrógeno (78%) y oxígeno (21%). Esto hace que se generen gases de combustión que salen por el tubo de escape. Los gases de combustión se pueden dividir en varias categorías:

• Hidrocarburos: Compuestos presentes en los carburantes que no se han quemado totalmente en el proceso de combustión que se produce en el motor. Son sustancias nocivas que pueden causar problemas respiratorios e incluso, alguna de ellas como el benceno, son cancerígenas.

• Óxidos de nitrógeno (NOx): Se forman al combinarse el nitrógeno y el oxígeno del aire a las altas temperaturas a las que se produce la combustión. Son causantes de problemas medioambientales como el smog (niebla provocada por la contaminación) o la lluvia ácida al combinarse con agua y generar ácido nítrico en la atmósfera.

• Óxidos de azufre (SOx): Se forman al combinarse azufre proveniente del combustible y oxígeno del aire a altas temperaturas. La combinación con agua en la atmósfera produce ácido sulfúrico, contribuyendo por tanto a la lluvia ácida. Desde hace unos años se implementan procesos de desulfuración de los combustibles que hacen que la contribución de los motores de combustión a la generación de SOx se haya reducido de forma importante. En la actualidad, procesos naturales como las erupciones volcánicas o la industria metalúrgica son los principales contribuyentes del aumento de la concentración de óxidos de azufre en la atmósfera.

• Monóxido de carbono (CO): Gas que se genera al combinar oxígeno e hidrocarburos en ambientes con poco oxígeno. Es un gas muy peligroso ya que cuando se inhala se une al hierro de la hemoglobina de forma mucho más fuerte que el oxígeno, provocando asfixia. Exposiciones prolongadas pueden causar la muerte.

Debido a la peligrosidad de estos gases, desde hace tiempo se han incorporado unos dispositivos llamados catalizadores que contienen metales de transición como el rodio o el paladio para convertir esos gases nocivos en especies menos peligrosas para la salud mediante reacciones químicas.

En una primera etapa, el rodio cataliza la reducción de las especies NOx a nitrógeno, un gas completamente inocuo e inerte que, como se ha comentado anteriormente, es el componente mayoritario del aire. En una segunda etapa, el catalizador de paladio es capaz de combinar oxígeno con los hidrocarburos que no se han quemado en el motor para obtener dióxido de carbono y vapor de agua. Estos gases son de efecto invernadero, pero no son perjudiciales para la salud. De la misma forma, el componente del catalizador compuesto por paladio, oxida el CO a dióxido de carbono.

Por último, ¿por qué las gasolinas, desde hace unos años, son “sin plomo”? La primera impresión es pensar que se ha hecho por razones medioambientales y sanitarias, ya que de todos es sabido la alta toxicidad que presenta el plomo en seres vivos. Sin embargo, también existe una razón química de la eliminación del plomo de los carburantes que está relacionada con los catalizadores. El plomo es capaz de unirse de forma irreversible a las especies de rodio y paladio presentes en estos dispositivos, mediante un proceso que se llama envenenamiento que hace que estos metales no sean capaces de trabajar eficientemente, acortando su vida útil.