Nuevo método para producir plásticos y fármacos sin metales ni disolventes tóxicos

Un equipo de investigación del Instituto de Tecnología Química (ITQ), que es un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), ha logrado desarrollar un innovador método para llevar a cabo una reacción clave en la industria química: la epoxidación de alquenos. Este proceso se realiza utilizando únicamente oxígeno o aire, eliminando así la necesidad de emplear catalizadores y disolventes tóxicos. Esta técnica no solo permite la producción de plásticos y productos farmacéuticos, sino también detergentes, sin recurrir a metales pesados. Los resultados de esta investigación han sido patentados y publicados recientemente en la prestigiosa revista Nature Communications.

La epoxidación de alquenos es fundamental en el ámbito químico, ya que transforma moléculas orgánicas compuestas por carbono e hidrógeno en epóxidos, compuestos altamente reactivos que son esenciales para diversas aplicaciones industriales. Estos incluyen la fabricación de plásticos, resinas epoxi —utilizadas en sectores como la construcción y la automoción—, así como productos farmacéuticos y fragancias.

Nueva perspectiva sobre la epoxidación

Antonio Leyva Pérez, investigador del CSIC en el ITQ y coautor del estudio, explica que “los alquenos pueden compararse con piezas de Lego formadas solo por carbono e hidrógeno”. En este contexto, el doble enlace entre átomos de carbono actúa como un punto débil donde se produce una reacción química que añade un átomo de oxígeno, generando un epóxido mucho más versátil.

Tradicionalmente, uno de los métodos más utilizados para obtener epóxidos es a través de la epoxidación catalítica, que requiere peróxido de hidrógeno y metales como el vanadio o el titanio para facilitar la reacción. Sin embargo, el nuevo método del ITQ demuestra que es posible realizar esta transformación sin catalizadores, lo cual era considerado inviable hasta ahora.

Eficiencia y sostenibilidad

Este avance no solo presenta un alto rendimiento con una selectividad del 90%, sino que también permite realizar las reacciones bajo condiciones novedosas: utilizando aire a presiones moderadas o mediante contacto directo con el aire a temperatura ambiente. Esto representa un cambio significativo en comparación con los métodos convencionales.

Judit Oliver, investigadora del CSIC también involucrada en el proyecto, destaca que “este proceso puede reducir los costes de producción en más de un 50%”, gracias a la eliminación del agua oxigenada y otros aditivos químicos. La sencillez del método radica en que solo requiere alqueno puro y aire u oxígeno como reactivos.

Un futuro prometedor para la industria química

El nuevo enfoque no solo es sostenible sino que también tiene aplicaciones amplias en diferentes tipos de alquenos, incluyendo aquellos derivados de biomasa. Además, su integración en procesos químicos comunes podría revolucionar la forma en que se producen polímeros y fármacos.

Susi Hervàs Arnandis, investigadora predoctoral en el ITQ cuya tesis abarca este trabajo, menciona que “esto abre nuevas oportunidades para síntesis en un solo paso”, simplificando considerablemente los procedimientos tradicionales.

A medida que se escale industrialmente este método, será posible sustituir reactores complejos por sistemas más simples y seguros. Antonio Leyva enfatiza que esto resultará en procesos más económicos y menos peligrosos al evitar el uso de sustancias corrosivas como el agua oxigenada.

El trabajo ha sido realizado por el Grupo de Catálisis para Reacciones Orgánicas Sostenibles del ITQ y cuenta con coautores destacados como Francisco Garnes Portolés y Silvia Rodríguez Nuévalos. Los resultados están protegidos mediante patente registrada.

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