Una ruta más verde hacia el azul
Un nuevo método reduce drásticamente la cantidad de disolvente necesaria para producir tintes orgánicos de amplio uso
Los colorantes orgánicos, es decir, los que contienen carbono, desempeñan importantes funciones en la naturaleza. Por ejemplo, son responsables del transporte de oxígeno y otros gases en el cuerpo (como parte de la hemoglobina) y de la conversión de la energía solar en energía química en la fotosíntesis (clorofila).
Evolución de la formación de colorante a lo largo de 48 horas de reacción, tras disolver igual cantidad de sólido en igual cantidad de disolvente.
Sandra Kaabel / Aalto University
Producto final bruto obtenido tras la síntesis en estado sólido.
Sandra Kaabel / Aalto University
Una clase de colorantes orgánicos artificiales son las ftalocianinas, que se aplican ampliamente en los procesos industriales, la detección, la nanomedicina, las células solares y otra optoelectrónica. Sin embargo, la producción de ftalocianinas no está exenta de problemas, afirma Eduardo Anaya, investigador de la Academia de la Universidad Aalto. Las ftalocianinas se producen utilizando muchos disolventes, como el dimetilaminoetanol (DMAE). Es corrosivo, inflamable, bioactivo y perjudicial para el medio ambiente".
Anaya y sus colegas de la Universidad de Aalto han demostrado cómo las ftalocianinas pueden producirse de forma más ecológica con la síntesis en estado sólido. Su investigación, publicada en la revista Angewandte Chemie International Edition, ha sido calificada como "hot paper".
Sólo la industria de la Unión Europea utiliza 10.000 toneladas de DMAE al año para muchos procesos diferentes. En el nuevo método presentado por los investigadores de Aalto, la cantidad de disolvente se reduce en más de un 99%, afirma la investigadora postdoctoral Sandra Kaabel, otra de las autoras principales.
El equipo de investigación utilizó como material de partida el ftalonitrilo, un compuesto orgánico utilizado habitualmente en la producción de tintes. Primero se procesó con unas gotas de DMAE y una plantilla de zinc mediante molienda de bolas, tras lo cual la mezcla de reacción sólida se envejeció en un horno a 55 °C durante una semana, o a 100 °C durante 48 horas.
Fue fascinante ver cómo el color pasaba del blanco al verde y se convertía en un azul intenso en el horno; podías ver con tus propios ojos cómo funcionaba el método", dice Kaabel. Con los métodos de estado sólido podemos producir sustancias químicas sin necesidad de disolver los componentes de la reacción".
En el método tradicional, se calienta un disolvente entre 160 y 250°C y el rendimiento global es bastante bajo en relación con los materiales y el tiempo empleado. El método ecológico desarrollado por los investigadores de Aalto multiplicó por cuatro el rendimiento espacial al eliminar la mayor parte del disolvente y realizar las reacciones a una temperatura más baja.
Ejemplo de la naturaleza, idea elaborada sobre el café
La estructura molecular de la ftalocianina la hace adaptable a una amplia gama de aplicaciones.
La naturaleza es una fuente de inspiración, ya que ha creado colores orgánicos para muchos propósitos diferentes durante millones de años", dice Anaya. Podemos captarlos tal cual y utilizar los colores en la fotosíntesis artificial para producir energía, por ejemplo, o llevar las ideas más allá".
Las ideas de nuevas soluciones de biomateriales se perfeccionan en FinnCERES, un centro de competencia compartido por la Universidad Aalto y el Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia. El grupo de investigación trabaja en el marco del proyecto FinnCERES "SolarSafe" para desarrollar un material celulósico que se autoesteriliza mediante una reacción iniciada por un colorante y la luz y que podría aplicarse en biomedicina.
Estas nuevas ideas nacen a través de encuentros, tanto dentro como fuera del laboratorio. La idea de nuestra nueva forma de producir tintes también surgió de una lluvia de ideas en la sala de café, y luego nos pusimos a experimentar", explica Daniel Langerreiter, primer autor y estudiante de doctorado del grupo.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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