02.06.2022 - Tokyo Institute of Technology

La síntesis electroquímica ya es posible sin fuente de energía eléctrica

El nuevo proceso de electrosíntesis es independiente de una fuente de alimentación y puede utilizarse para la síntesis orgánica sostenible, incluso en zonas sin energía eléctrica

La síntesis de compuestos orgánicos y polímeros es el núcleo de muchas industrias manufactureras. Los nuevos métodos de "síntesis electrizante", capaces de combinar la química sintética convencional con la electroquímica, son un paso más hacia un mañana sostenible. Estas reacciones no requieren reactivos químicos potencialmente dañinos. Consiguen la síntesis orgánica simplemente utilizando los electrones de una fuente de energía eléctrica para llevar a cabo reacciones redox.

Además de ser respetuosas con el medio ambiente, estas reacciones pueden hacerse más o menos selectivas ajustando los potenciales eléctricos. Sin embargo, su dependencia de una fuente de energía limita su aplicación en ámbitos no energéticos como el aeroespacial y el marino.

La solución a este problema contradictorio fue presentada por un equipo de investigadores dirigido por el profesor Shinsuke Inagi, del Instituto Tecnológico de Tokio (Tokyo Tech), en Japón. En su reciente estudio, publicado en Communications Chemistry, el equipo aportó una prueba de concepto para la polimerización electroquímica de monómeros aromáticos orgánicos sin una fuente de alimentación externa. El profesor Inagi explica: "Hemos asistido a un enorme salto en el desarrollo de reactores electroquímicos para llevar a cabo la síntesis orgánica, pero la mayoría de ellos requieren una fuente de energía. Queríamos construir un sistema independiente de la energía para hacer el proceso más accesible. Y encontramos la respuesta a nuestra búsqueda en la electroquímica impulsada por el potencial de flujo".

¿Qué es exactamente ese potencial de flujo del que habla el profesor Inagi?

Cuando un electrolito fluye por un microcanal, se crea una diferencia de presión debido a este movimiento. Esto conduce a un desequilibrio de carga, que da lugar a un potencial de flujo. Para sus experimentos, el equipo utilizó una célula de poliéter-éter-cetona (o PEEK) de dos cámaras conectadas por cables de platino y un microtubo de PEEK. Este microtubo de PEEK se rellenó con algodón para crear una caída de presión. Cuando hacían pasar un electrolito por el microtubo, se generaba un potencial de corriente que podía proporcionar suficiente energía para impulsar las reacciones químicas deseadas.

Cuando la célula funcionaba, los electrodos de la célula de dos cámaras experimentaban un potencial de flujo ascendente y descendente, lo que permitía que la célula se comportara como algo llamado electrodo bipolar dividido (BPE). Esta configuración BPE, acompañada del potencial de flujo generado de 2-3 voltios, fue la responsable de crear las condiciones propicias para las reacciones redox de los monómeros orgánicos.

Para probar la capacidad de polimerización de esta configuración, el equipo eligió dos compuestos orgánicos aromáticos: El pirrol (Py) y el 3,4-etilendioxitiofeno (EDOT). Ambos monómeros fueron electropolimerizados con éxito en polipirrol (PPy) y poli-EDOT (PEDOT) respectivamente, ¡sin utilizar ninguna fuente de energía externa!

Este nuevo reactor impulsado por presión, respetuoso con el medio ambiente e independiente de la fuente de alimentación, abre nuevas vías para electrificar las reacciones de síntesis. Las conclusiones de este estudio también pueden resultar valiosas a la hora de diseñar nuevos reactores electroquímicos para la síntesis de compuestos orgánicos y polímeros útiles. "El mundo entero está intentando que los procesos industriales esenciales sean más ecológicos y limpios. Dado que la síntesis orgánica es el núcleo de muchas industrias químicas, hemos intentado desarrollar un proceso de electrosíntesis que requiera un mínimo de recursos y contribuya a los objetivos de desarrollo sostenible", concluye el profesor Inagi.

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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