Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología Química (ITQ), que forma parte 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 la necesidad de catalizadores y disolventes tóxicos. La técnica, que ha sido patentada, se detalla en un artículo publicado recientemente en la revista Nature Communications.
La epoxidación de alquenos es esencial en el ámbito químico, ya que transforma estos compuestos orgánicos formados por carbono e hidrógeno en epóxidos, moléculas altamente reactivas que tienen múltiples aplicaciones industriales. Estos epóxidos son fundamentales en la fabricación de plásticos, resinas epoxi, productos farmacéuticos, detergentes y fragancias.
Un avance significativo en la producción química
Antonio Leyva Pérez, investigador del CSIC en el ITQ y coautor del estudio, explica que “los alquenos pueden compararse con piezas de Lego compuestas solo por carbono e hidrógeno. Su 'doble enlace' entre átomos es un punto débil donde la reacción puede ocurrir”. Durante la epoxidación, se añade un átomo de oxígeno a esta estructura, formando un epóxido mucho más versátil y reactivo.
Tradicionalmente, la obtención de epóxidos se realizaba mediante un proceso conocido como epoxidación catalítica. Este método requería el uso de peróxido de hidrógeno y metales como vanadio o titanio como catalizadores. Sin embargo, el nuevo enfoque del ITQ prescinde completamente de estos elementos, lo que representa un avance notable en el campo.
Eficiencia y sostenibilidad
El método desarrollado muestra altos niveles de rendimiento y selectividad, alcanzando hasta un 90% en la preferencia por formar un compuesto específico durante las reacciones. Los investigadores han demostrado que esta reacción puede realizarse a través de diversas modalidades: utilizando aire a presiones moderadas, contacto directo con el aire a temperatura ambiente o aplicando oxígeno junto con calor a temperaturas entre 100 y 200 °C.
Este proceso puede llevarse a cabo en matraces comunes abiertos al aire durante varias horas, lo que incrementa significativamente la producción. A través de interacciones entre los alquenos líquidos y el oxígeno del aire, se generan radicales altamente reactivos que llevan a la formación del producto final: el epóxido.
Reducción de costos y mejora operativa
Judit Oliver, también investigadora del CSIC en el ITQ y coautora del trabajo, señala que “este proceso permite eliminar tanto el agua oxigenada como los aditivos y disolventes tradicionales utilizados hasta ahora”. Esta sustitución no solo simplifica el proceso sino que también reduce los costos de producción en más del 50%.
El nuevo método destaca por su simplicidad; requiere únicamente alqueno puro y aire u oxígeno como reactivos. Además, es aplicable a diversos tipos de alquenos, incluidos aquellos derivados de biomasa. Su integración directa en procesos químicos comunes abre nuevas oportunidades para síntesis más eficientes.
Perspectivas futuras
Susi Hervàs Arnandis, investigadora predoctoral en el ITQ involucrada en este estudio, menciona que “esto permite una síntesis en un solo paso”, donde todos los reactivos se combinan sin necesidad de aislar o purificar intermedios. Esto resulta en menos etapas y materiales necesarios para obtener resultados similares a los métodos tradicionales.
A medida que este método se escale industrialmente, se prevé una transición hacia reactores más simples que reemplazarán aquellos específicos para agua oxigenada. Esto no solo mejorará la seguridad al evitar sustancias corrosivas y explosivas sino que también fomentará una producción más sostenible y económica.
El trabajo fue realizado por el Grupo de Catálisis para Reacciones Orgánicas Sostenibles del ITQ bajo la dirección conjunta de Judit Oliver Meseguer y Antonio Leyva Pérez. También participaron Francisco Garnes Portolés y Silvia Rodríguez Nuévalos como coautores. Los resultados están protegidos mediante patente registrada.
La noticia en cifras
| Cifra |
Descripción |
| 90% |
Selectividad del nuevo método en la epoxidación |
| 3-5 bares |
Presiones utilizadas para la reacción |
| 100-200 °C |
Temperaturas utilizadas para la reacción |
| Más de 50% |
Reducción de costes de producción |
Preguntas sobre la noticia
¿Qué método ha desarrollado el Instituto de Tecnología Química (ITQ)?
El ITQ ha desarrollado un nuevo método para la epoxidación de alquenos utilizando solo oxígeno o aire, sin necesidad de metales ni disolventes tóxicos.
¿Cuáles son las aplicaciones del nuevo método?
Este método permite fabricar productos industriales como plásticos, productos farmacéuticos y detergentes de manera más sostenible y económica.
¿Por qué es importante la epoxidación de alquenos?
La epoxidación de alquenos es fundamental en la industria química porque transforma alquenos en epóxidos, compuestos muy reactivos utilizados en la producción de plásticos, resinas epoxi, fármacos y más.
¿Qué ventajas ofrece el nuevo método en comparación con los métodos tradicionales?
El nuevo método evita el uso de catalizadores y disolventes tóxicos, reduce los costes de producción en más del 50% y permite una mayor selectividad en la reacción química.
¿Cómo se lleva a cabo el proceso de epoxidación con este nuevo método?
El proceso puede realizarse utilizando aire a presiones moderadas, contacto directo con el aire a temperatura ambiente o aplicando oxígeno y calor entre 100 y 200 °C.
¿Es este método escalable industrialmente?
Sí, el método es escalable debido a su sencillez y menores requisitos operativos, lo que facilita su integración en procesos químicos comunes.
¿Qué impacto tiene este desarrollo en términos de sostenibilidad?
El nuevo método reduce la dependencia de reactivos corrosivos y peligrosos como el peróxido de hidrógeno, haciendo el proceso más seguro y sostenible.
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