“El mejor residuo es aquel que no se genera”. Ésta es una de las máximas de la química sostenible y es la pauta que siguen en su día a día los científicos de la Universidad de Sevilla que conforman el grupo de investigación Organometálicos y Catálisis Homogénea.

Liderados por el catedrático Agustín Galindo del Pozo, estos expertos están diseñando catalizadores que no requieran necesariamente el uso de disolventes para reaccionar o bien que empleen para ello otros medios no convencionales, más respetuosos con el medio ambiente.

Para conseguir esto último, los científicos de la US trabajan en la implantación de disolventes no convencionales que traten de solucionar los problemas de reciclado que plantean los compuestos químicos orgánicos tradicionales, que además provocan un alto grado de contaminación.

Estos estudios se enmarcan en el proyecto de excelencia Hacia una Química sostenible: utilización de disolventes no convencionales en los nuevos procesos catalíticos de síntesis, al que la Consejería de Economía, Innovación y Ciencia ha concedido 121.688 euros.

En una reacción catalítica, el catalizador es la substancia que ayuda a que se produzca o acelere la reacción química. El disolvente se utiliza durante el proceso y una vez concluido, éste acaba siendo un residuo en los laboratorios. “El problema de estos disolventes orgánicos, como el éter, el cloroformo, etc., es la dificultad de su reciclado. Por ello, en nuestro proyecto, que aunque tiene un componente tecnológico y aplicado es investigación básica, tratamos de demostrar que se pueden diseñar reacciones catalizadas que en lugar de emplear disolventes tradicionales recurran a compuestos no convencionales respetuosos con el medio ambiente que además se puedan reciclar”, explica el responsable del proyecto.

Según el profesor Galindo, “la situación ideal sería una reacción en la que no hubiera reacciones secundarias y, por lo tanto, no se generaran residuos. Sin embargo, incluso en esta situación ideal, la presencia del disolvente, que no forma parte directa de la reacción, resulta un inconveniente desde el punto de vista medioambiental, y es por este motivo por lo que su reciclado sería lo más conveniente”.

Tres vías de catálisis alternativas

Los disolventes no convencionales que proponen los investigadores de la Hispalense como medios en los que se produzcan estas reacciones ‘verdes’ son tres: el dióxido de carbono (CO₂) supercrítico, los líquidos iónicos y la ausencia de disolvente, “una alternativa drástica en comparación con las otras dos vías”.

El CO₂ supercrítico es un fluido con unas particularidades propias que hacen que presente propiedades de gas y líquido. Tiene características típicas de un gas como su alta fluidez o su capacidad de ocupar todo el volumen del recipiente en el que está, pero por otro lado su aspecto es el de un líquido.

Por otro lado, los líquidos iónicos están compuestos por iones y, desde este punto de vista, serían como la sal común (sólido con un alto punto de fusión). A pesar de ello los líquidos iónicos son, como su propio nombre indica, líquidos a la temperatura ambiente y pueden ser utilizados como disolventes.

Empleando estos disolventes, los expertos de la US están en estos momentos llevando a cabo el estudio de dos reacciones de oxidación, concretamente la epoxidación de olefinas y la oxidación de alcoholes, “dos reacciones muy importantes en la química orgánica”.

La reacción de la epoxidación de olefinas produce epóxidos, que son productos intermedios de un gran interés para la industria química: farmacología, síntesis en química fina, medicina, etc. Es su uso industrial a gran escala lo que confiere a esta reacción un interés especial, como por ejemplo la síntesis del óxido de propileno, utilizado en la obtención de algunos plásticos o pegamentos.

Dentro de la química verde, la oxidación selectiva de alcoholes es una de las reacciones de mayor interés, debido a que conduce a un buen número de productos: cetonas, aldéhidos y ácidos. Estos derivados tienen un amplio espectro de aplicación que va desde la industria química pesada a la química fina y farmacéutica.

Procesos ‘limpios’

Los catalizadores empleados para llevar a cabo estas reacciones deben cumplir unas determinadas condiciones en función del disolvente empleado en cada caso. “En el caso del CO₂ supercrítico, medio muy poco polar, necesitamos un catalizador poco polar que sea soluble en el medio no convencional y así la catálisis sea homogénea”, aclara el profesor Galindo. Para conseguir este disolvente se juega con valores de alta presión y temperatura. Estos experimentos, que se están realizando en los laboratorios de la Facultad de Química, se llevan a cabo a pequeña escala. Aunque no se descarta su aplicabilidad a nivel industrial, el responsable del proyecto asegura que “queda algo lejano”.

Con respecto a los líquidos iónicos sucede lo contrario: “se necesita un catalizador iónico o muy polar para que sea soluble en el medio no convencional”. Galindo y su equipo ya han confirmado las ventajas de este disolvente. “Cuando el catalizador se disuelve en el líquido iónico, se queda inmovilizado en el seno del líquido, de forma que se puede extraer el producto de la reacción quedándonos con el disolvente y el catalizador por separado. De esta forma, cumplimos con el reciclado de ambos y sería posible su reutilización”, detalla este químico.

En el caso de ausencia de disolvente, se están produciendo polímeros líquidos a temperatura ambiente, que se coordinan con el metal. La combinación metal-polímero es líquida y puede actuar simultáneamente como catalizador y disolvente junto con el sustrato que se vaya a transformar. Así, “lo tenemos todo en una sola fase sin la necesidad de usar disolvente”, matiza Galindo.

No obstante, este tipo de disolventes presenta alguna que otra desventaja, tal y como apunta el profesor Galindo, puesto que “no todos los sistemas que funcionan de forma eficiente en disolventes tradicionales (éter, cloroformo, etc.) lo hacen igual en disolventes no convencionales”.

Hasta la fecha, estos expertos han publicado varios artículos sobre oxidantes verdes, aquellos que no generan residuos. “El prototipo de oxidante ecológico sería el oxígeno”, plantea Galindo.

En este sentido, también trabajan con el agua oxigenada, porque, según este catedrático de la US, “el único residuo que se genera cuando este compuesto oxida es el agua, y como sabemos, no es contaminante ni perjudicial para el medio ambiente”.

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Investigadores de la Hispalense que trabajan en este proyecto de excelencia (1)

Investigadores de la Hispalense que trabajan en este proyecto de excelencia (2)

Primer plano del líquido iónico

Más información:

Agustín Galindo del Pozo
Teléfono: 954 557 160 (Ext. 202)
E-mail: galindo@us.es