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Química

Los agentes de la separación

Solventes sostenibles disuelven celulosa y tienen un amplio uso industrial

eduardo cesarPara mucha gente la química es algo que puede ser peligroso. Según la opinión popular, esta ciencia se halla asociada a alimentos industrializados que pueden hacer mal, a armas de destruición masiva y a la contaminación. Como reacción a esa situación, y teniendo en cuenta los aspectos ambientales y de producción sostenible, a partir de los años 1990 empezó a consolidarse el concepto de “química verde”. Se trata del incentivo al uso de materias primas renovables y productos biodegradables en reemplazo de las sustancias perjudiciales para la salud humana y para el medio ambiente. En la Universidad de São Paulo (USP), un equipo encabezado por el profesor Omar El Seoud, del Instituto de Química (IQ), se dedica a poner en práctica estos principios. Con el apoyo de la FAPESP, el grupo trabaja en una línea de investigación que tiene por objeto desarrollar los llamados “solventes verdes”, que tienen bajo impacto ambiental y son reciclables.

Se trata de los líquidos iónicos compuestos de iones, moléculas o átomos que ganan o pierden electrones durante un proceso y por ello poseen una carga eléctrica diferenciada. Y constituyen una alternativa a los solventes tradicionales derivados del petróleo, utilizados en la producción de plásticos, pinturas, adhesivos y detergentes. Los líquidos iónicos tienen mayor estabilidad química y térmica. Por tal motivo son seguros, no son inflamables y no se evaporan, lo que disminuye mucho el risco de incendios y explosiones. También son relativamente fáciles de obtener. “A partir de un compuesto orgánico nitrogenado, el imidazol, y de elementos comunes tales como el cloro, el bromo y el iodo, es posible producir 144 líquidos iónicos y un gran número de derivados, la mayoría con potencial de aplicación”, dice Seoud. “Esa cifra es impresionante si se la compara con la pequeña cantidad de solventes orgánicos volátiles (SOV) derivados del petróleo empleados industrialmente”. Existen al menos 10 solventes de origen petrolífero producidos en Brasil. De acuerdo con la Agencia Nacional de Petróleo (ANP), en 2010, la producción llegó a 2,4 millones de metros cúbicos, un mercado que mueve alrededor de 5 mil millones de reales anuales. Aún incipiente en el país, el mercado de solventes verdes ya mueve alrededor de 3,5 mil millones de dólares en el mundo con una producción de 5 millones de toneladas, según publicó el periódico Brasil Econômico. La empresa de investigaciones de mercado estadounidense Global Industry Analysts anunció el año pasado que los solventes verdes experimentaron un crecimiento promedio anual del 4,2% en la producción entre 2001 y 2010.

Fibra vegetal
La importancia mundial que se les asigna a las nuevas posibilidades de los solventes verdes es amplia y abarca a los líquidos iónicos, que pueden utilizarse en la producción de etanol de segunda generación a partir de residuos agrícolas, por ejemplo. La primera etapa en este proceso involucra la remoción de la lignina, una especie de pegamento que junta a los componentes de la fibra vegetal. Una de las rutas que se está investigando apunta a disolver el material en líquido iónico y separar la lignina mediante el agregado de otro solvente (acetona). “La masa vegetal es separada y después fermentada, lo que genera glucosa y después etanol”, explica. “El líquido iónico también es recuperado y reciclado en el proceso”. Este tipo de líquido puede también emplearse en la producción de derivados de celulosa, tales como membranas de filtrado y hemodiálisis, fibras y espesantes para la industria de alimentos.

“Utilizamos los líquidos iónicos como solventes eficientes para disolver fibras de celulosas de interés comercial, tales como algodón, sisal y eucalipto. Una vez disuelta, la fibra es transformada en el derivado”. Los investigadores también estudian los llamados líquidos iónicos tensioactivos (LITs), que tienen las mismas estructuras básicas que los comunes, pero que son capaces de alterar la tensión superficial del agua, de allí su nombre. Pueden usarse como bactericidas y para la recuperación del agua contaminada con sustancias orgánicas policloradas. “En este caso, el LIT es adicionado al agua contaminada y forma agregados llamados micelas, que disuelven los contaminantes orgánicos”, explica Seoud. “Posteriormente, la solución pasa por una etapa de ultrafiltración con membranas especiales y a presión, el agua es limpiada en un filtro específico y el agregado, con la micela que contiene el contaminante, queda retenido para su posterior descarte seguro. La técnica puede adecuarse también para la remoción de metales pesados, contaminantes inorgánicos provenientes de distintos procesos metalúrgicos”. Aún sin solicitud de patente, el profesor Seoud dice que no existen perspectivas inmediatas de que estos solventes verdes sean licenciados para una industria, por ejemplo.

Los líquidos iónicos no son los únicos solventes que pueden considerarse verdes. Ya existen en el mercado otros similares, producidos a base de glicerina, un subproducto de la fabricación del biodiesel. Por cada mil litros de ese biocombustible, sobran alrededor de 100 litros de residuo. Un ejemplo es el Augeo SL 191, un solvente para pinturas y barnices, empleado en pintura automovilística y repintado, pinturas industriales, madera y cuero, que Rhodia sacó al mercado en 2009 en Brasil. De acuerdo con la empresa, se trata de un solvente de lenta evaporación y baja cantidad de compuesto orgánico volátil, que permite una mayor productividad y menor consumo en el proceso de fabricación de pinturas y barnices. En la misma línea, la empresa presentó a finales de 2010 Augeo Clean, una gama de solventes también derivados de la glicerina destinada a servir de materia prima en el segmento de productos utilizados en limpieza del hogar e industrial. La multinacional, que fue adquirida a comienzos de año por la belga Solvay, asegura que los nuevos productos, creados en sus laboratorios de Brasil bajo criterios de sostenibilidad, pueden reemplazar con ventajas a productos similares derivados del petróleo, tradicionalmente utilizados en las formulaciones de solventes.

Los proyectos
1. Síntesis, propiedades y aplicaciones de tensioactivos y biopolímeros funcionalizados: un enfoque de química verde (n° 2004/15400-5); Modalidad Proyecto Temático; Coordinador Omar Abou El Seoud ” USP; Inversión R$ 513.625,20 y US$ 184.476,24 (FAPESP)
2. Solventes “verdes”: química y aplicaciones de líquidos iónicos en catálisis; coloides y derivatización de biopolímeros (n° 2010/03629-9); Modalidad Proyecto Temático; Coordinador Omar Abou El Seoud ” USP; Inversión R$ 590.427,90 y US$ 73.111,88 (FAPESP)

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