Biocatálisis y quimiocatálisis combinadas para una química verde

07.08.2023 - Alemania

El Prof. Dr. Harald Gröger es químico orgánico y biotecnólogo en la Universidad de Bielefeld e investiga en el campo de la química verde.

Universität Bielefeld

El químico profesor Dr. Harald Gröger, de la Universidad de Bielefeld, es pionero en el campo de la llamada síntesis quimioenzimática de un solo paso. El concepto describe la realización de varias reacciones sin pasos de separación en un reactor, combinando quimiocatalizadores convencionales y biocatalizadores (enzimas) respetuosos con el medio ambiente. Esta combinación hace más eficientes los procesos de producción y reduce los residuos. Junto con colegas de la Universidad de California (Santa Bárbara, EE.UU.) y de la empresa farmacéutica suiza Novartis, Gröger ha publicado en la revista Chemical Reviews un artículo sobre este tipo de síntesis eficientes.

Para que ambos catalizadores funcionen en un mismo reactor, se necesita un medio de reacción común. Para Gröger y sus colegas, el agua es la solución: "El agua es barata, está disponible en grandes cantidades y es respetuosa con el medio ambiente", afirma el químico. Aunque la mayoría de las enzimas necesitan agua de todos modos para impulsar las reacciones, los quimiocatalizadores se utilizan habitualmente en disolventes orgánicos. Sin embargo, disolventes como los éteres o los alcanos pueden desactivar las enzimas. "Pero si conseguimos permanecer en el agua, en principio podríamos utilizar todas las enzimas que existen. De este modo, podríamos utilizar en principio todo el espectro de enzimas de la naturaleza y ahorrar así energía y residuos."

Combinar distintos enfoques

Para que esto funcione, los tres científicos trabajan a dos bandas: "Por un lado, tenemos que conseguir que las enzimas conviertan materiales de partida no naturales con alta productividad. Para ello, cambiamos en parte la estructura de las enzimas y el ADN de los microorganismos que producen las enzimas. Y por otro lado, tenemos que diseñar el catalizador químico para que pueda realizar reacciones en agua".

Con su artículo de revisión, los autores reúnen los resultados de sus investigaciones con los de los ahora numerosos grupos de trabajo activos en este campo: "Fue emocionante trabajar en la publicación como trío", dice Gröger, porque: Los tres no se conocían de antes y tienen enfoques diferentes. El profesor Dr. Bruce H. Lipshutz, de la Universidad de California en Santa Bárbara, lleva años investigando el campo de la síntesis química en el agua. El Dr. Fabrice Gallou es químico industrial en la empresa farmacéutica Novartis, en Suiza, y trabaja para que los procesos de catálisis sean compatibles con la industria.

Química verde desde la materia prima

El método de síntesis en una sola olla se ajusta a los principios de la química verde, un campo de investigación que ha ganado atención, sobre todo en los últimos años. "El interés de la industria por la producción sostenible es cada vez mayor, y con él el número de investigadores", afirma Gröger. Pero no se limita a optimizar los procesos: El petróleo crudo constituye actualmente la base de numerosos productos de uso cotidiano y, al mismo tiempo, contribuye masivamente al cambio climático. "Con materias primas renovables, la huella de CO2 puede reducirse notablemente y también pueden diseñarse nuevos materiales", afirma el científico, describiendo una segunda gran área de su trabajo de investigación en la Universidad de Bielefeld.

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 Alemán se puede encontrar aquí.