¿Qué tan ecológico es su plástico?
Síntesis económica de poliacrilatos y polimetacrilatos a partir de materiales de origen biológico
A pesar de los esfuerzos de la industria por trabajar en pro de la sostenibilidad, la mayoría de los plásticos (o polímeros) se siguen fabricando con combustibles fósiles no renovables. Sin embargo, los investigadores han encontrado ahora un método económico para producir resinas de acrilato de base biológica. El estudio, publicado en la revista Angewandte Chemie, muestra cómo todos los pasos de la síntesis, desde los bloques de construcción iniciales hasta la polimerización, pueden llevarse a cabo en un único reactor (una olla), minimizando el impacto medioambiental.
© Wiley-VCH
La mayoría de los barnices, adhesivos y pinturas se fabrican con resinas de acrilato, que son polímeros de ésteres de ácido acrílico y de ácido metacrílico. Las materias primas que forman estos ésteres son el ácido acrílico o metacrílico y los alcoholes. Los alcoholes confieren a los plásticos propiedades, como la suavidad o la dureza, y la absorción o repulsión del agua.
Para que estos poliacrilatos y polimetacrilatos sean más sostenibles, Christophe Thomas y su equipo del Institut de Recherche de Chimie de París (Francia) utilizaron alcoholes de origen biológico o natural, en lugar de fósiles. Entre ellos se encuentran el alcohol laurílico de origen vegetal, el mentol, el tetrahidrogeraniol (una sustancia similar a la feromona), la vainillina y el lactato de etilo.
Además de la sostenibilidad gracias a los recursos renovables, el equipo también se propuso realizar la síntesis en el menor número de pasos posible, es decir, un proceso de un solo paso. Esto significaba que tenían que encontrar catalizadores adecuados para varios pasos del proceso, y también ajustar con precisión todas las demás condiciones de síntesis, como los disolventes, las concentraciones y las temperaturas.
El primer paso en este tipo de síntesis es la activación del ácido acrílico o metacrílico. Los investigadores lograron identificar catalizadores a partir de sales simples. Estas sustancias también eran adecuadas para el siguiente paso, que consiste en hacer reaccionar los alcoholes de origen biológico con el anhídrido acrílico o metacrílico (una forma condensada de los ácidos) para dar los ésteres correspondientes, que son los bloques de construcción del polímero posterior.
"Este paso de preparación del monómero es muy eficaz y nos permitió realizar la polimerización en el mismo reactor", dice Thomas. Así, sin purificar los productos intermedios, el equipo pudo producir copolímeros en bloque, muy utilizados en la producción de plásticos, a partir de dos o tres polímeros individuales diferentes producidos por separado.
Los plásticos de base biológica del equipo tenían una serie de propiedades beneficiosas, dependiendo de los monómeros que los componían. Por ejemplo, la resina producida con una cadena lateral de ácido láctico (poli(ELMA)) era dura y quebradiza, mientras que la producida con la cadena lateral de tetrahidrogeraniol, más flexible (poli(THGA)), era flexible a temperatura ambiente. Los autores destacan las numerosas posibilidades disponibles gracias a la gran variedad de alcoholes de origen biológico de que disponen.
Además de la versatilidad del método del equipo, su síntesis en un solo paso ayuda a reducir la huella medioambiental. Dado que los disolventes de trabajo representan una gran proporción del factor E, o impacto ambiental, de la síntesis de plásticos, los procesos de una sola olla sin trabajo obviamente reducen en gran medida este factor. Su síntesis más exitosa redujo el factor E en tres cuartas partes, lo que demuestra la importancia de esta investigación.
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