Una dulce reacción: Las microondas podrían aumentar la sostenibilidad de la industria química

Este trabajo ayudará a minimizar el uso de recursos fósiles en la producción de productos químicos industriales

08.02.2023 - Japón

Gran parte de lo que produce la industria química, salvo los metales, procede de recursos fósiles. El uso de biomasa renovable e incluso de fuentes de un solo carbono -como el formaldehído- es necesario para aumentar la sostenibilidad de la industria química.

En un estudio publicado recientemente en RSC Advances, investigadores de la Universidad de Osaka han utilizado la irradiación con microondas para aumentar la idoneidad de la reacción de la formosa como fuente de precursores para la producción industrial de productos químicos.

Una síntesis química clásica a partir de formaldehído es la reacción de la formosa, que produce una mezcla compleja de azúcares y alcoholes de azúcar. Las mezclas de productos complejos no son necesariamente útiles para los químicos, que a menudo necesitan una sustancia pura, por ejemplo, un único azúcar, para las reacciones químicas posteriores. Existen pocos informes sobre el uso de la reacción de la formosa para producir azúcares puros o alcoholes de azúcar que contengan un gran número -por ejemplo, seis o más- de átomos de carbono. No hay informes que describan claramente cómo hacerlo utilizando la irradiación de microondas, un medio común y respetuoso con el medio ambiente de acelerar y aumentar la selectividad de las reacciones químicas. Utilizar la irradiación con microondas para mejorar la utilidad de la reacción de la formosa en la industria química es el objetivo que los investigadores pretendían alcanzar.

"La industria química tiene un problema de sostenibilidad, y el uso del formaldehído como precursor de síntesis química puede ayudar a resolverlo", explica Akihito Hashidzume, autor principal del estudio. "Nuestras actualizaciones de la reacción de la formosa añaden un valor sustancial a su utilidad en síntesis químicas posteriores".

Los investigadores son los primeros en informar del resultado de cuando un reactante en solución de formaldehído y un catalizador de hidróxido de calcio se exponen a 1 minuto de irradiación de microondas a 150°C. Cinco mililitros de reactivo se convirtieron en una mezcla formada por dos azúcares: uno con seis átomos de carbono (hexosa) y otro con siete átomos de carbono (heptosa). Sin descomposición en productos más pequeños, el rendimiento de la reacción fue de casi el 100%.

"Nuestra hipótesis es que la reacción de la formosa en nuestro sistema se produce sustancialmente en la superficie de los cristalitos de hidróxido de calcio en la mezcla de reacción", afirma Hashidzume. "Dado que la reacción de formosa también puede proceder en superficies minerales o de meteoritos, nuestro trabajo también tiene posibles implicaciones intrigantes para comprender la síntesis prebiótica de azúcares".

Este trabajo ha conseguido ampliar la utilidad de la reacción de la formosa para la industria química, acelerando la reacción y produciendo una mezcla de sólo dos productos que pueden purificarse fácilmente. El sencillo diseño de la reacción que aquí se describe ayudará a los investigadores a mejorar la sostenibilidad de la producción de materias primas químicas, lo que resultará muy valioso si se consigue escalar a volúmenes de reacción mayores.

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