Un químico de la RUDN ha propuesto producir nuevos aditivos para combustibles usando la irradiación por microondas

Un químico de la RUDN (Rusia) ha encontrado una forma ecológica de obtener ésteres de ácido levulínico, un aditivo en el combustible que es necesaria para la síntesis química. Junto con colegas de Francia, Grecia y España, ha propuesto obtener estos ésteres de alcoholes furfurilicos y alifáticos, y usar carbón activado como catalizador bajo exposición a las microondas. Los resultados fueron publicados en la revista Molecular Catalysis.

Los ésteres de ácido levulínico se usan como plastificantes. Estas son sustancias que se introducen en la composición de materiales poliméricos para aumentar o darles elasticidad o plasticidad. El método clásico de producción de estos ésteres por interacción directa con alcoholes se considera costoso debido al alto coste del proceso y del material de partida, el ácido levulínico.

Existe una opción más económica: reemplazarlo con alcohol furfurílico, que se forma durante el procesamiento de la biomasa. Pero este método requiere catalizadores que contengan metales tóxicos o ácidos fuertes, y después del proceso catalítico requieren una eliminación especial. El profesor Rafael Luque de la RUDN y sus colegas han propuesto el uso de carbón activado comercialmente disponible y ecológico como catalizador. Sin embargo, por sí solo no puede proporcionar suficiente actividad, por lo que los químicos combinaron catálisis sobre carbón activado con exposición a la irradiación por microondas.

"Las microondas ya se aplican en varios procesos industrials tales como el secado de la madera o el curado del bacon, entre otros. Sin embargo, las microondas tienen el problema de su poca penetración (requiriendo reactores muy finos) por lo que los procesos en flujo continuo están comenzando a ser implementados como opción, en algunos casos incluso combinados con la irradiación por microondas", indica Rafael Luque.

(Foto: RUDN)

Los investigadores agregaron carbón activado a los agentes iniciales y los colocaron en un reactor de microondas, donde se agitaban constantemente. El análisis cuantitativo de los productos de catálisis se controló por cromatografía de gases, y se identificaron las sustancias obtenidas mediante cromatografía de gases-espectrometría de masas.

Resultó que bajo condiciones óptimas el rendimiento de metilo éster ascendió a 78% en 5 minutos, que es comparable a la obtenida con catalizadores clásicos que contienen metal. Luque y sus colegas también recibieron éteres con alcohol etílico, n‑propílico, isopropílico, n-butílico. Con estas sustancias, con el consumo completo de alcohol furfurílico, el rendimiento de los ésteres fue menor que para el alcohol metilílico. Pero los investigadores sugieren que estas reacciones también se pueden optimizar y se puede obtener un rendimiento óptimo del producto.

El método propuesto abre la posibilidad de obtener compuestos orgánicos valiosos por el método de "química verde" a partir de productos de procesamiento de biomasa y tiene perspectivas de aplicación industrial, ya que utiliza como catalizador el carbón activado económico, que se produce en grandes volúmenes.

Para aclarar el mecanismo de la reacción del alcohol furfurílico con alcoholes con la formación de éteres, los investigadore intentaron detectar compuestos intermedios por cromatografía de gases-espectrometría de masas. Pero los resultados sugieren que el mecanismo de reacción es más complejo de lo anticipado. (Fuente: RUDN)