Producción de ácidos carboxílicos mediante una técnica respetuosa con el medio ambiente
La electroquímica ofrece nuevas oportunidades
Investigadores de la Universidad de Maguncia y Evonik han desarrollado un método innovador para escindir y oxidar enlaces dobles y triples en hidrocarburos.
Las poliamidas están presentes en muchos productos diferentes, como cuerdas para alpinismo, paracaídas de nailon y materiales para impresión 3D. Los ácidos dicarboxílicos se utilizan como componentes químicos básicos de estas poliamidas. Sin embargo, su producción ha sido un reto hasta la fecha porque los métodos actuales de generación de ácidos dicarboxílicos a partir de hidrocarburos saturados o insaturados suelen implicar múltiples pasos, así como el uso de metales pesados y ácidos fuertes, mientras que el consumo de energía y los costes relacionados son elevados. Además, el proceso suele liberar óxidos de nitrógeno (NOx), uno de los gases de efecto invernadero más problemáticos para el clima. Investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (JGU) y Evonik han desarrollado recientemente una forma ecológica de producir ácidos (di)carboxílicos. Lo cuentan en un artículo publicado recientemente en Nature Communications.
La electroquímica ofrece nuevas oportunidades
"Nuestra técnica es el primer proceso que permite fabricar los componentes básicos de las poliamidas a partir de compuestos petroquímicos e incluso de ácidos grasos insaturados mediante un método bastante ahorrativo", afirma el profesor Siegfried Waldvogel, ponente del centro de investigación SusInnoScience -Química sostenible como clave de la innovación en la ciencia eficiente en el uso de los recursos en el Antropoceno- de la Universidad de Maguncia. La nueva técnica consiste en un método electroquímico en el que los hidrocarburos con enlaces dobles o triples se transfieren a una célula de electrólisis llena de un disolvente. A continuación se añade oxígeno; cuanto mayor sea la concentración de oxígeno, más eficaz será el proceso.
"Lo realmente fascinante de nuestro proceso es que la intervención electroquímica es necesaria tanto en el ánodo como en el cátodo", explicó Waldvogel. Mientras que en el ánodo se crean radicales oxidativos, en el electrodo opuesto el oxígeno se reduce a aniones superóxido. Los radicales y los aniones superóxido se unen en la solución y reaccionan para formar el producto deseado, el ácido carboxílico. Los investigadores han repetido el proceso con éxito tanto en celdas electrolíticas estándar como de flujo.
El proceso sólo requiere oxígeno, electricidad y compuestos de hidrocarburos
Esta nueva técnica tiene muchas ventajas: Ya no se necesitan metales pesados ni ácidos fuertes y no se generan óxidos de nitrógeno. Los únicos materiales de partida necesarios son oxígeno, electricidad e hidrocarburos con dobles enlaces. Como no se crean subproductos y el disolvente puede recuperarse y reciclarse, el proceso es muy rentable. "Se trata de un proceso innovador y menos perjudicial para producir ácidos carboxílicos, por lo que supone una valiosa contribución para los fabricantes que deseen sustituir los procesos perjudiciales para el clima por un enfoque ecológico", concluyó Waldvogel. El equipo de investigación trabaja actualmente en la ampliación del proceso de laboratorio para hacerlo viable para uso comercial.
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