Muchas reacciones no ceden espontáneamente, lo hacen en forma muy lenta, o requieren de muy altas temperaturas para que ocurran. Sin embargo, ellas pueden ocurrir casi milagrosamente si está presente una tercera sustancia, que en términos generales se llaman catalizadores. En la industria que necesita estas transformaciones de un producto a otro, se usan catalizadores, que por lo general son compuestos de tipo metálico. Ellos aceleran las reacciones a temperaturas que son compatibles con el proceso industrial. El proceso es muy semejante a lo que con tanta frecuencia sucede en el interior de las células vivas. Allí se realiza una enormidad de reacciones necesarias para mantener la vida, que tienen que producirse al pH y temperatura de la célula. Ello es posible también gracias a catalizadores, que en este caso se denominan "enzimas".


Semejanzas y deferencias de catalizadores industriales y enzimas biológicas

Catalizadores y enzimas obedecen a algunos principios o propiedades comunes, entre las cuales hay que destacar dos: una de ellas es que en la transformación de un elemento (sustrato) en otro (producto) actúan en forma tal, que al final se regeneran, quedando listos para otro ciclo reactivo. El segundo principio es que los catalizadores sólo aceleran reacciones termodinámicamente posibles, por lo que aquellas en que el contenido energético de los productos es mayor que el de los reactantes, no son aceleradas por el catalizador.

Estas son las semejanzas entre los catalizadores metálicos y las enzimas, pero también hay grandes diferencias, siendo el proceso enzimático de mucha mayor complejidad. La estructura química de la enzima es de por sí muy compleja (por lo general son proteínas, con un grupo central activo). Pero por otra parte, las reacciones que catalizan las enzimas al interior de las células no son aisladas, sino que forman parte de una complejísima red de otras reacciones, de cuya regulación depende la vida de ellas y en definitiva del individuo. Sucede, además, que las reacciones biológicas que cataliza una enzima están reguladas por mecanismos celulares, también muy complejos, muchos de los cuales aún no se han dilucidado.

Otra diferencia sustancial entre los catalizadores industriales y las enzimas es la mayor eficiencia de estas últimas. Las enzimas, a fuerza de tener que funcionar en las condiciones impuestas por el entorno celular, esto es, bajas temperaturas, pH cercano a la neutralidad y presión atmosférica constante, han debido desarrollar una capacidad catalítica de muchas órdenes de magnitud superior a la de los catalizadores metálicos. Esta enorme eficiencia, sin duda, ha sido el producto de millones de años de evolución en que, desde las etapas de la vida más primitiva, se ha ido perfeccionando el proceso hasta llegar a la vida más compleja de organismos multicelulares. Sin duda que lo que sucede con las enzimas en los organismos vivos puede ser de enorme utilidad para que en el futuro, imitando a éstas, o simplemente utilizándolas en forma directa, puedan llegar a servir a la industria que necesita transformar productos químicos.


En busca del petróleo sintético

Son muchos los procesos industriales que usan catalizadores. Algunos de ellos se esquematizan en la figura 1. Como resultado se obtienen los más variados productos, como la producción de petróleo a partir de gas natural, o la producción de diversas drogas, siliconas, adhesivos o distintos tipos de telas, entre otros.

Como un ejemplo nos referiremos a la posibilidad de producir petróleo sintético a partir del gas natural, lo que es importante, ya que sabemos que los depósitos de petróleo necesariamente tienen que ir disminuyendo en la medida que se vaya extrayendo. El gas natural parece ofrecer una alternativa. El está constituido por metano, que puede utilizarse para llegar a producir petróleo. En una primera modificación se puede obtener metanol y luego productos más complejos hasta llegar al petróleo. Por esta vía, Nueva Zelandia ya está produciendo petróleo. En la misma figura 1, se pueden apreciar las distintas etapas necesarias para llegar desde gas natural a metanol. A partir de allí, la transformación de metanol a petróleo requiere de un catalizador formado por aluminio, silicona y oxígeno, conocido como zeolita. La zeolita acelera la reacción que cataliza la remoción de agua desde el metanol de acuerdo a la siguiente reacción.