Desarrollan un método para fabricar plásticos y fármacos solo con aire y sin catalizadores contaminantes
Investigadores del ITQ (CSIC-UPV) logran realizar la epoxidación de alquenos, reacción clave en la industria química, sin metales pesados ni disolventes tóxicos. El nuevo método permite producir epóxidos a partir de oxígeno o aire, con alta eficiencia, menores costes y mayor sostenibilidad.
Un equipo del Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del CSIC y la Universitat Politècnica de València, ha desarrollado un método innovador para llevar a cabo la epoxidación de alquenos prescindiendo de catalizadores y disolventes tóxicos. La reacción, esencial en la fabricación de plásticos, detergentes y productos farmacéuticos, se realiza exclusivamente con oxígeno o aire, lo que representa una alternativa más segura, económica y respetuosa con el medio ambiente. El hallazgo ha sido patentado y publicado en la revista Nature Communications.
La epoxidación de alquenos consiste en la transformación de una molécula orgánica (alqueno) en un epóxido, compuesto altamente reactivo que sirve como base en la producción de resinas epoxi, lubricantes, fármacos, fragancias y otros productos químicos de amplio uso industrial. Hasta ahora, esta reacción requería el uso de peróxido de hidrógeno y catalizadores metálicos como el titanio o el vanadio. El nuevo enfoque, desarrollado por el grupo de Catálisis para Reacciones Orgánicas Sostenibles del ITQ, evita por completo el empleo de metales y disolventes, y obtiene niveles de rendimiento y selectividad química de hasta el 90%.
El proceso sustituye sistemas corrosivos y costosos como el agua oxigenada por reactivos más seguros y asequibles.
El método permite ejecutar la reacción en condiciones variables: con aire a presiones moderadas (3–5 bares), mediante contacto directo con el aire a temperatura ambiente, o aplicando oxígeno con temperaturas entre 100 y 200 °C. Estas condiciones permiten llevar a cabo el proceso incluso en matraces abiertos al aire, lo que simplifica la operativa y amplía las posibilidades de producción. Según explicaron los investigadores, el mecanismo se basa en la formación de radicales en el líquido que activan el oxígeno del aire, generando superóxidos que desencadenan la transformación química hacia el epóxido deseado.
El equipo señaló que, además de eliminar compuestos peligrosos como el agua oxigenada, el nuevo sistema puede reducir los costes de producción en más de un 50%. Judit Oliver, investigadora del CSIC y coautora del estudio, destacó que la tecnología ofrece una solución escalable industrialmente, adaptable a diferentes tipos de alquenos, incluidos aquellos derivados de biomasa.
Este avance también facilita la integración de la epoxidación en procesos de síntesis one-pot, es decir, en una sola etapa y en un único reactor, sin necesidad de aislar productos intermedios. Según Susi Hervàs Arnandis, autora principal del trabajo en el marco de su tesis doctoral, esto permite simplificar las instalaciones, reducir materiales y acortar tiempos de producción.
Además de su viabilidad industrial, el nuevo proceso supone una mejora significativa en términos de seguridad. “El agua oxigenada es un compuesto corrosivo y potencialmente explosivo. Al sustituirla por aire, se eliminan riesgos y se abaratan los sistemas de reacción”, explicó Antonio Leyva Pérez, investigador del CSIC y codirector del estudio junto a Judit Oliver.
La investigación contó también con la participación de Francisco Garnes Portolés y Silvia Rodríguez Nuévalos, y sus resultados están protegidos mediante patente. El trabajo abre nuevas posibilidades en la producción de epóxidos de forma más limpia y eficiente, sentando las bases para un cambio estructural en los procesos químicos de numerosas industrias.
