08.09.2020 - RUDN University

Un químico desarrolló un catalizador ecológico para la química farmacéutica e industrial

Catalizador basado en una sustancia que proviene de residuos vegetales

Muchas instalaciones de producción (por ejemplo, los fabricantes de plástico, las compañías farmacéuticas y otros) utilizan nanocatalizadores que contienen paladio, un componente costoso que no se produce de manera sostenible. Un químico de la Universidad de RUDN encontró una manera de reducir el consumo de paladio y hacer su fabricación más ecológica. Desarrolló un catalizador basado en una sustancia que proviene de residuos vegetales. Usando su invento, los fabricantes podrían reducir el consumo de paladio a la mitad. Además, los nuevos catalizadores pueden ser reutilizados varias veces sin que disminuya su eficiencia.

El acoplamiento cruzado es un tipo de reacción que implica la combinación de átomos de carbono de diferentes moléculas orgánicas. Las reacciones de acoplamiento cruzado son las más difundidas en la química industrial. Se utilizan para sintetizar plásticos, medicamentos y otros compuestos y representan el 17% de todas las reacciones de la química médica solamente. El principal componente del acoplamiento cruzado son las nanopartículas de paladio. El paladio es uno de los elementos más raros de la Tierra, lo que lo convierte en un catalizador muy caro. Además, se produce principalmente en instalaciones mineras que suponen una amenaza considerable para el medio ambiente. Un químico de la Universidad de RUDN sugirió resolver todos estos problemas con un nuevo enfoque.

El consumo de paladio en las reacciones de acoplamiento cruzado aumenta porque las partículas de los catalizadores que contienen paladio tienden a unirse. Hay dos maneras de detener esto. Una podría modificar las propiedades químicas de las partículas para debilitar la reacción entre sus superficies cuando entran en contacto. Alternativamente, el metal podría mantenerse en su lugar físicamente con un marco o una rejilla. El químico de la Universidad de RUDN eligió el segundo método y encerró las partículas de metal en sus respectivos lugares utilizando una carcasa multicapa con un núcleo magnético.

El núcleo del nuevo nanocatalizador consiste en óxido de hierro con altas propiedades magnéticas. El revestimiento está hecho de un polímero basado en el catecol. El catecol es una sustancia que se encuentra en las paredes celulares de las plantas y se produce a partir de residuos vegetales. Ambas capas son auxiliares y no tienen actividad catalítica. Las propiedades catalíticas del compuesto provienen de las nanopartículas de paladio que se incorporan a la segunda capa. El polímero fija las partículas en su lugar y evita que se unan.

La nueva estructura del catalizador requiere el doble de paladio que la antigua: 1,5% del peso total de las nanopartículas, frente al 3-6%. Además, después de un par de ciclos de producción, el núcleo del material nanocompuesto puede ser limpiado y reutilizado. Este método no sólo es bueno para el medio ambiente sino también económicamente viable, ya que hará más barata la producción de medicamentos, plásticos y otros productos.

"Hoy en día los químicos están especialmente interesados en los catalizadores verdes. Nuestros nanocatalizadores contienen un producto de reciclaje de residuos vegetales y al mismo tiempo trabajan eficientemente en reacciones de acoplamiento cruzado. Por lo tanto, no sólo son capaces de reducir el consumo de paladio y hacer más barato el proceso de producción, sino que también son beneficiosos para el medio ambiente. Además, conseguimos mostrar la naturaleza universal de los polímeros basados en catecoles de plantas. El mismo enfoque se puede utilizar cuando se trabaja con otros metales como el platino, la plata o el oro, o con catalizadores de otras reacciones orgánicas", dijo Rafael Luque, Doctor en Filosofía, Jefe del Centro de Diseño Molecular y Síntesis de Compuestos Innovadores para la Ciencia de la Medicina de la Universidad de RUDN.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

Hechos, antecedentes, expedientes
  • catalizadores
  • paladio
Más sobre RUDN University