Mentol sostenible a partir de un subproducto de la industria papelera
Potencial para sustituir la síntesis a base de petróleo
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La producción de papel genera cantidades considerables de aceite de trementina, que hasta ahora se quemaba principalmente para generar energía. Un proyecto de investigación de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Colonia ha desarrollado una nueva ruta de síntesis que puede utilizarse para producir mentol destinado a las industrias farmacéutica, alimentaria y cosmética. A largo plazo, podría sustituir al mentol sintético derivado del petróleo utilizado hasta ahora.
"El aceite de trementina se produce durante la fabricación de papel cuando las fibras de madera se cuecen en exceso. Sólo en la sede de nuestro socio UPM Kymmene se producen unas 10.000 toneladas al año, que se reciclan térmicamente o se convierten en biodiésel. Al considerar usos alternativos, nos centramos en el compuesto químico 3-careno, que constituye alrededor del 30% del aceite y a partir del cual se puede producir mentol. Uno de los principales retos es separar el aceite en sus componentes", explica el director del proyecto, el Prof. Dr. Matthias Eisenacher, de la Facultad de Ciencias Naturales Aplicadas de TH Köln.
Columna de separación y nanofiltración
Para extraer el 3-careno del aceite de trementina, los socios del proyecto instalaron una columna de separación de unos ocho metros de altura a escala de planta piloto en el campus de Deutz. Todos los componentes se fabricaron a medida en el taller de TH Köln. "En nuestra planta tiene lugar la rectificación, un proceso de separación térmica que separa los componentes del líquido en función de sus puntos de ebullición. Esto es especialmente difícil en el caso del aceite de trementina, porque los puntos de ebullición de cada una de las sustancias están muy próximos", explica Katharina Göbel, ayudante de investigación del Instituto de Ingeniería de Plantas y Procesos de TH Köln.
El instituto también investigó si el aceite también podía descomponerse en sus componentes mediante nanofiltración orgánica y probó varias membranas de plástico comerciales con este fin. "Este proceso se ha investigado poco para soluciones orgánicas y se caracteriza por una interacción relativamente compleja entre la sustancia de partida, el material valioso y la membrana. Pudimos obtener buenos resultados y demostrar que este proceso es un complemento útil de la rectificación para obtener otras sustancias además del 3-careno", afirma Göbel. Por ejemplo, a partir del aceite de trementina se disolvieron alfa y beta-pineno, compuestos de hidrocarburos orgánicos que se utilizan, por ejemplo, en aplicaciones médicas.
Síntesis en pocos pasos
La síntesis química del 3-careno en mentol se desarrolló en paralelo. "Para nosotros era especialmente importante que nuestro proceso también pudiera aplicarse de forma realista en la industria. Por lo tanto, queríamos minimizar el número de pasos de síntesis y utilizar únicamente métodos y componentes vegetales disponibles en el mercado", explica Eisenacher. En última instancia, los investigadores necesitan cuatro pasos, es decir, transformaciones químicas individuales, para producir mentol. Los tres primeros pasos ya son viables, con un rendimiento del 90% o más. "A pesar de toda la optimización, el último paso sólo alcanza un rendimiento del 65%. Hay que seguir investigando, por ejemplo, sobre el uso de enzimas", afirma Eisenacher.
El proyecto "Waste2Menthol - Síntesis de mentol a partir de residuos de la industria papelera" fue financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación a través del programa FHprofUnt con unos 660.000 euros. Los socios fueron Symrise AG, fabricante de fragancias y aromas, y el fabricante de papel UPM Kymmene.
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