04.03.2021 - Institut Català d'Investigació Química (ICIQ)

Las crecientes posibilidades de los polímeros de origen biológico

Los investigadores presentan una nueva ruta para preparar poliésteres de base biológica con propiedades ajustables

Encontrar soluciones innovadoras y sostenibles para nuestras necesidades materiales es uno de los objetivos centrales de la química verde. Los innumerables plásticos que envuelven nuestra vida cotidiana -desde los colchones hasta los alimentos y los coches- se fabrican en su mayoría con monómeros derivados del petróleo, que son los componentes básicos de los polímeros. Por ello, encontrar monómeros de origen biológico para la síntesis de polímeros resulta atractivo para lograr soluciones más sostenibles en el desarrollo de materiales.

En un artículo publicado en ACS Sustainable Chemistry & Engineering, los investigadores del grupo Kleij presentan una nueva ruta para preparar poliésteres de origen biológico con propiedades ajustables. Los investigadores se basan en la estructura multifuncional del terpeno β-elemeno: tres dobles enlaces que tienen una reactividad distinta, lo que permite transformar selectivamente estos enlaces y así ajustar las funcionalidades en la columna vertebral del polímero. "Este andamio terpénico multifuncional es único y permite ajustar la diversidad estructural y modular las propiedades de los polímeros y los materiales", explica Arjan Kleij, director del grupo ICIQ y profesor ICREA.

En colaboración con la empresa Isobionics, los investigadores utilizaron β-elemeno obtenido mediante una innovadora ruta de fermentación del azúcar. Este proceso ha demostrado ser un comienzo prometedor para el uso del β-elemeno como materia prima para la polimerización. "La ruta de fermentación del azúcar de Isobionic cambia por completo la escala de disponibilidad del β-elemeno, que ahora puede utilizarse en la producción de polímeros", explica Francesco Della Monica, investigador postdoctoral del grupo Kleij que trabaja en el proyecto europeo SUPREME, becario individual de MSCActions y primer autor del artículo.

Mediante una reacción de copolimerización de apertura en anillo (ROCOP), los investigadores combinaron óxidos de β-elemeno y anhídrido ftálico (un monómero común utilizado en la preparación de poliésteres) para crear el polímero lineal de base biológica poli(BEM-alt-PA) y su estructura relacionada, el poli(BED-alt-PA) reticulado. Estas transformaciones se lograron con sistemas catalíticos (complejos de aminotrifenolato de hierro y aluminio combinados con cloruro de bis-(trifenilfosfina) iminio) desarrollados previamente por el grupo utilizando elementos no críticos y abundantes para la polimerización catalítica.

Una vez preparado el poliéster, quedan dos dobles enlaces del bloque de construcción original de terpeno que pueden abordarse y funcionalizarse fácil y selectivamente, lo que permite adaptar el poliéster final. "Estas reacciones de postmodificación en un polímero de base biológica son bastante raras. La mayoría de los monómeros de origen biológico disponibles no presentan funcionalidades", señala Della Monica.

El artículo es un punto de partida para seguir desarrollando polímeros basados en β-elemeno que permitan adaptar las propiedades del material final (en función de su uso) mediante sencillas modificaciones posteriores a la polimerización. El trabajo no aborda la biodegradación del material, aunque para Della Monica, "dependiendo del uso final, lo ideal puede no ser la biodegradación sino crear un polímero reciclable: es decir, tomar un material de partida, crear el polímero, utilizarlo, recuperarlo y luego degradarlo de forma controlada y reutilizar ese material. Ahora que tenemos a nuestro alcance la idea de una economía circular, necesitamos procesos circulares", concluye el científico.

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.

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