15.06.2022 - Universität Konstanz

Catalizador de agua caliente

Síntesis hidrotérmica respetuosa con el medio ambiente de una sustancia con propiedades tanto orgánicas como inorgánicas en un único proceso

La producción de sustancias químicas suele requerir disolventes perjudiciales para el medio ambiente. Después de que el grupo de investigación de Miriam Unterlass, profesora de química del estado sólido de la Universidad de Constanza, produjera por primera vez sustancias orgánicas sin sustancias nocivas calentándolas en agua caliente, los investigadores pueden apuntarse otro éxito: Mediante la síntesis hidrotérmica, han conseguido formar y combinar conjuntamente sustancias orgánicas e inorgánicas en el mismo recipiente de reacción. En concreto: un sólido inorgánico que encierra moléculas de colorante orgánico. Cuando se expone a la luz, que es en general el recurso energético más ecológico, el material híbrido funciona como un catalizador, es decir, un fotocatalizador. Como el fotocatalizador es un sólido, puede utilizarse varias veces.

El estudio fue publicado recientemente en línea por la revista Journal of Materials Chemistry A. En la siguiente edición impresa de la revista (número 24, año 2022) el estudio aparecerá en la portada, lo que refleja una apreciación especial.

La síntesis hidrotérmica, es decir, la producción de materiales bajo presión en agua caliente, está copiada de la naturaleza. En los depósitos subterráneos de agua caliente, por ejemplo, se forman cristales de roca cuando los átomos disueltos en el agua caliente reaccionan entre sí, formando primero moléculas y luego cristales. Del mismo modo, en la química sintética se pueden producir moléculas inorgánicas -y, como se describe en un estudio sobre el proceso respetuoso con el medio ambiente en la síntesis de sustancias orgánicas a partir de 2021 por Miriam Unterlass- también moléculas orgánicas sin disolventes tóxicos.

Sinergia ecológica de ambos procesos

De los resultados actuales se desprende una sinergia de ambos métodos respetuosa con el medio ambiente, en la que la primera autora, la Dra. Hipassia Moura, investigadora postdoctoral del equipo de Miriam Unterlass, desempeña un papel fundamental. Miriam Unterlass: "En nuestro trabajo demostramos que es posible formar sustancias inorgánicas y orgánicas al mismo tiempo en 'agua caliente', y que de ello sale algo útil".

El hecho de que el material híbrido pueda producirse completamente sin disolventes tóxicos es aún más notable porque el equipo de investigación del químico trabaja con moléculas de colorantes que normalmente requieren productos químicos altamente tóxicos para su síntesis. El núcleo de la nueva sustancia, que se creó en agua caliente, está formado por moléculas de colorante que existen como solución, mientras que el material que las rodea tiene las propiedades de un sólido. El resultado es un sólido que se comporta como una solución en términos de propiedades ópticas.

Catalizador reutilizable

Los colorantes en solución tienen propiedades muy específicas. Las moléculas de colorante utilizadas por el equipo de investigación de Miriam Unterlass son capaces de absorber la luz y catalizar así las reacciones. Este proceso es similar al de la fotosíntesis en las plantas, donde también son los pigmentos los que absorben la luz necesaria para la fotosíntesis. A diferencia de una solución que debe desecharse después de su uso, el material híbrido tiene la ventaja añadida de que puede utilizarse una y otra vez como catalizador, porque es como un sólido por fuera.

El objetivo específico de aplicación del equipo de investigación son las pequeñas moléculas orgánicas que desempeñan un papel en los productos farmacéuticos. En principio, sin embargo, el método es relevante para diversas reacciones químicas y, por tanto, para la producción de innumerables productos sintéticos. Y aunque para la síntesis del material híbrido hay que calentar el agua, sólo se necesita la energía de la luz para el efecto catalítico. "La luz es el mejor recurso que tenemos. La luz no se puede agotar", afirma Miriam Unterlass.

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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