Convertir los residuos de dióxido de carbono en componentes básicos de carbono
Los combustibles fósiles no solo son un recurso finito, sino que su utilización a menudo emite los gases de dióxido de carbono (CO2) que provocan el cambio climático. Ambos factores generan nuevos desafíos para la industria química orgánica, que depende de los combustibles fósiles como material para sus procesos industriales. Aunque el CO2 se puede reciclar como un componente básico de carbono para producir sustancias químicas orgánicas, el CO2 como producto residual es difícil de transformar, tanto termodinámica como cinéticamente. Para poder utilizar el CO2 reciclado como materia prima, debía desarrollarse un proceso de conversión fácil de utilizar y eso es exactamente lo que ha hecho el proyecto CO2Recycling (A Diagonal Approach to CO2 Recycling to Fine Chemicals), financiado con fondos europeos. Aprovechando el denominado «enfoque diagonal», el proyecto diseñó unas novedosas transformaciones catalíticas en las que el CO2 reaccionó en tan solo un único paso. El proceso emplea un reactivo funcionalizador (una sustancia o compuesto que se añade a un sistema para provocar una reacción química) y un reductor que pueden modificarse de forma independiente y producir un amplio abanico de moléculas. Tal y como explica el coordinador del proyecto CO2Recycling, Thibault Cantat: «El proceso de CO2Recycling permite utilizar el CO2 para la síntesis de aminas, ésteres y amidas; todos ellos anteriormente se obtenían a partir de combustibles fósiles. Entonces estos materiales se pueden utilizar como materia prima para producir moléculas tan importantes como las metilaminas, acrilamida y ácido metiladípico».
Comprender la transformación del CO2
Al utilizar catalizadores moleculares para activar el CO2 o reductores adecuados (hidrosilanos, hidroboranos o ácido fórmico), los investigadores descubrieron nuevas transformaciones catalíticas durante las cuales, por primera vez, se convirtió el CO2 en metilaminas. Los investigadores también lograron demostrar la formación de ésteres y poliésteres a partir de la reacción entre el CO2 y organosilanos. Además, para crear urea, ácidos carboxílicos y metanol, el proyecto desbloqueó una transformación que anteriormente solo era posible mediante sustancias petroquímicas. Según Cantat, estos resultados han mejorado nuestra comprensión de la transformación y activación del CO2, y han proporcionado información muy valiosa sobre los modos de acción básicos de los organocatalizadores en la química de reducción. Cantat añade: «El proyecto CO2Recycling demostró que el enfoque diagonal es una estrategia general para preparar de manera eficiente sustancias químicas funcionales a partir de CO2. Los resultados se pueden transferir fácilmente y poseen muchas otras aplicaciones prácticas. Por ejemplo, ya se han preparado sustancias químicas básicas como metilaminas, ésteres y aldehídos a partir de CO2».
Una industria química sostenible
El proyecto CO2Recycling ha dado lugar a doce solicitudes de patente relacionadas con la conversión de CO2 e, indirectamente, con la producción de dihidrógeno y la conversión de monóxido de carbono. Además, formó a varios jóvenes investigadores, y siete estudiantes de doctorado y postdoctorado han iniciado ahora sus carreras en el mundo académico como profesores e investigadores. Sin embargo, CO2Recycling era tan solo el punto de partida de un programa de investigación a largo plazo que tiene por objetivo superar los desafíos científicos relacionados con el uso de materias primas renovables de carbono (CO2, biomasa y plásticos residuales) para mejorar la sostenibilidad de la industria química. «Estoy muy satisfecho de que el proyecto haya sentado las bases para que podamos seguir explorando esta visión y de que nuestro trabajo ahora pueda proseguir con el apoyo de una subvención Consolidator Grant del Consejo Europeo de Investigación CEI», concluye Cantat.
Palabras clave
CO2Recycling, CO2, carbono, reciclaje, industria química, combustibles fósiles, cambio climático, química orgánica, sustancias petroquímicas
