Un grupo 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 dado un paso significativo en la industria química al desarrollar un innovador método para llevar a cabo la epoxidación de alquenos. Este proceso se realiza utilizando únicamente oxígeno o aire, eliminando la necesidad de catalizadores y disolventes tóxicos, lo que abre nuevas posibilidades para la fabricación de plásticos, productos farmacéuticos y detergentes.
La epoxidación de alquenos es una reacción clave en el ámbito químico, donde una molécula orgánica formada por carbono e hidrógeno se transforma en un epóxido, un compuesto altamente reactivo que resulta esencial en diversas aplicaciones industriales. Estos epóxidos son fundamentales en la producción de plásticos y resinas epoxi, ampliamente utilizados en sectores como la construcción, la informática y la automoción.
Una revolución en los procesos químicos
Antonio Leyva Pérez, investigador del CSIC en el ITQ y coautor del estudio, explica: “Imaginemos que los alquenos son piezas de Lego compuestas solo por carbono e hidrógeno. La epoxidación añade un átomo de oxígeno a estas piezas, formando una estructura más compleja y versátil”. Hasta ahora, uno de los métodos más comunes para obtener epóxidos implicaba el uso de peróxido de hidrógeno y metales como el vanadio o el titanio como catalizadores. Sin embargo, este nuevo enfoque elimina esa dependencia.
El método desarrollado por el ITQ permite obtener epóxidos sin catalizadores, algo que se consideraba inviable hasta ahora. Los resultados muestran altos niveles de rendimiento con una selectividad del 90%, lo que significa que hay una alta preferencia por formar un compuesto específico durante la reacción. Este proceso puede realizarse bajo diferentes condiciones: utilizando aire a presiones moderadas o mediante contacto directo con aire a temperatura ambiente.
Aumento en la producción y reducción de costos
Este innovador procedimiento puede llevarse a cabo en un matraz común expuesto al aire durante varias horas, aumentando considerablemente la producción actual. La reacción se basa en interacciones entre los alquenos líquidos y el oxígeno del aire, generando radicales altamente reactivos que facilitan la formación del epóxido final.
“Con este proceso es posible eliminar tanto el peróxido como los aditivos y disolventes utilizados anteriormente, sustituyéndolos simplemente por aire”, afirma Judit Oliver, investigadora del CSIC también involucrada en el estudio. Esto podría reducir los costos de producción en más del 50%.
Un avance escalable y seguro
Además de ser sostenible, este método destaca por su simplicidad; solo requiere alqueno puro y aire u oxígeno como reactivos. También es aplicable a diversos tipos de alquenos, incluidos aquellos derivados de biomasa. Susi Hervàs Arnandis, investigadora predoctoral en el ITQ, señala que esto abre nuevas oportunidades para síntesis más eficientes al permitir combinar todos los reactivos en un único recipiente sin necesidad de purificar intermedios.
La posibilidad de escalar este método industrialmente representa una ventaja significativa; se pueden sustituir los reactores específicos usados para agua oxigenada por otros más simples y seguros. “Esto no solo mejora la seguridad del proceso sino que también lo hace más económico”, concluye Antonio Leyva.
Este trabajo fue realizado dentro del Grupo de Catálisis para Reacciones Orgánicas Sostenibles del ITQ y está protegido mediante patente registrada.
La noticia en cifras
Cifra |
Descripción |
90% |
Selectividad del proceso de epoxidación |
50% |
Reducción de costes de producción |
3-5 bares |
Presiones para la reacción |
100-200 °C |
Temperaturas para la reacción |