El caucho sintético y los plásticos, utilizados para fabricar neumáticos, juguetes y una miríada de otros productos, se producen a partir de butadieno, una molécula tradicionalmente hecha de petróleo o gas natural. Pero esos materiales hechos por el hombre podrían volverse mucho más ecológicos pronto, gracias al ingeniode un equipo de científicos de tres universidades de investigación de EE. UU.
El equipo científico, de la Universidad de Delaware, la Universidad de Minnesota y la Universidad de Massachusetts, ha inventado un proceso para producir butadieno a partir de fuentes renovables como árboles, pastos y maíz.
Los hallazgos, ahora en línea, se publicarán en la American Chemical Society ACS Química e Ingeniería Sostenibles , una revista líder en química e ingeniería verde. Los autores del estudio están afiliados al Centro de Catálisis para la Innovación Energética CCEI con sede en la Universidad de Delaware. CCEI es un Centro de Investigación de la Frontera de la Energía financiado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos.
"Nuestro equipo combinó un catalizador que descubrimos recientemente con una química nueva y emocionante para encontrar el primer método de alto rendimiento y bajo costo de fabricación de butadieno", dice el Director del CCEI, Dionisios Vlachos, Profesor de Ingeniería Química y Biomolecular de Allan y Myra Ferguson.en UD y coautor del estudio: "Esta investigación podría transformar las industrias multimillonarias de plásticos y caucho".
El butadieno es el principal componente químico en una amplia gama de materiales que se encuentran en toda la sociedad. Cuando esta molécula de cuatro carbonos sufre una reacción química para formar largas cadenas llamadas polímeros, se forma el caucho de estireno-butadieno SBR, que se utiliza para hacerNeumáticos de automóvil resistentes a la abrasión. Cuando se mezclan para hacer caucho de nitrilo butadieno NBR, se convierte en el componente clave en mangueras, sellos y guantes de goma ubicuos en entornos médicos.
En el mundo de los plásticos, el butadieno es el principal componente químico del acrilonitrilo-butadieno-estireno ABS, un plástico duro que puede moldearse en formas rígidas. El plástico ABS resistente se utiliza para hacer consolas de videojuegos, piezas de automóviles, deportivos.bienes, dispositivos médicos y ladrillos de juguete de plástico entrelazados, entre otros productos.
Los últimos 10 años han visto un cambio hacia un enfoque de investigación académica en productos químicos renovables y butadieno, en particular, debido a su importancia en productos comerciales, dice Vlachos.
"El éxito de nuestro equipo vino de nuestra filosofía que conecta la investigación en nuevos materiales catalíticos con un nuevo enfoque de la química", dice Vlachos. "Este es un gran ejemplo donde el equipo de investigación fue mayor que la suma de sus partes".
Novela química en tres pasos
La novedosa química incluyó un proceso de tres pasos a partir de azúcares derivados de la biomasa. Usando tecnología desarrollada dentro de CCEI, el equipo convirtió los azúcares en un compuesto de anillo llamado furfural. En el segundo paso, el equipo procesó más furfural a otro compuesto de anillo llamadotetrahidrofurano THF.
Fue en el tercer paso que el equipo encontró la innovadora tecnología de fabricación de productos químicos. Usando un nuevo catalizador llamado "zeolita de sílice de fósforo", desarrollado dentro del centro, el equipo pudo convertir THF en butadieno con alto rendimiento mayordel 95 por ciento.
El equipo llamó a esta nueva reacción selectiva "deshidra-desciclación" para representar su capacidad de eliminar simultáneamente agua y abrir los compuestos del anillo de una vez.
"Descubrimos que los catalizadores a base de fósforo soportados por sílice y zeolitas exhiben una alta selectividad para la fabricación de productos químicos como el butadieno", dice el profesor Wei Fan de la Universidad de Massachusetts Amherst. "Al comparar su capacidad para controlar ciertos usos de la química industrial con esede otros catalizadores, los materiales de fósforo parecen realmente únicos y complementan muy bien el conjunto de catalizadores que hemos estado desarrollando en CCEI ".
La invención del caucho renovable es parte de la misión más grande de CCEI. Iniciada en 2009, CCEI se ha centrado en la tecnología catalítica transformadora para producir químicos renovables y biocombustibles a partir de fuentes de biomasa natural.
"Esta tecnología más nueva expande significativamente la lista de moléculas que podemos hacer de la lignocelulosa", dice el profesor Paul Dauenhauer, de la Universidad de Minnesota, quien es codirector de CCEI y coautor del estudio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Original escrito por Jeff Chase. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :