Un químico de la Universidad RUDN ha encontrado una forma ecológica de obtener ésteres de ácido levulínico utilizados como aditivo de combustible para síntesis química. Junto con colegas de Francia, Grecia y España, obtuvo estos ésteres de furfurilo y alcoholes alifáticos y utilizó carbón activado como catalizador bajo exposición a microondas. Los resultados fueron publicados en la revista Catálisis molecular .

Los ésteres de ácido levulínico se utilizan como plastificantes. Se trata de sustancias que se introducen en la composición de los materiales poliméricos para conferir o aumentar la elasticidad o plasticidad. La forma convencional de obtener estos ésteres, es decir, por interacción directa con alcoholes, se considera caro debido al alto costo de la sustancia original, ácido levulínico.

Hay una opción más económica:reemplazarlo con alcohol furfurílico, que se forma durante el procesamiento de biomasa. Pero este método requiere el uso de catalizadores que contienen metales tóxicos o ácidos fuertes que luego deben eliminarse de una manera especial. El profesor Rafael Luque de la Universidad RUDN y sus colegas propusieron utilizar carbón activado comercialmente disponible y respetuoso con el medio ambiente como catalizador. Sin embargo, por sí solo no puede proporcionar suficiente actividad, por lo que los químicos combinaron la catálisis de carbón activado con la activación por microondas.

"Las microondas tienen aplicaciones interesantes en la industria, pero no se aplican ampliamente en la industria química. El problema está asociado a la baja permeabilidad de las microondas por lo que se están comenzando a implementar procesos de flujo continuo para tales aplicaciones y necesidades, "dice Rafael Luque

Los investigadores agregaron carbón activado a los reactivos y colocaron la mezcla en un reactor de microondas, donde se agitaba constantemente. El análisis cuantitativo de los productos de catálisis se realizó mediante cromatografía de gases, y la sustancia obtenida se determinó mediante cromatografía de gases-espectrometría de masas.

Resultó que en condiciones óptimas, el rendimiento de éster metílico fue del 78 por ciento en cinco minutos, que es comparable al uso de catalizadores tradicionales que contienen metales. Luque y sus colegas también obtuvieron ésteres con etilo, n-propilo, isopropilo, y alcoholes n-butílicos. Con estas sustancias, si se usó alcohol furfurílico y se agotó por completo, el rendimiento de ésteres fue menor que cuando se usó alcohol metílico. Pero los químicos sugieren que estas reacciones también se pueden mejorar para lograr rendimientos óptimos del producto.

El método propuesto abre la posibilidad de obtener sustancias orgánicas valiosas utilizando un enfoque de "química verde" a partir de productos de procesamiento de biomasa. y tiene potencial para aplicaciones industriales porque utiliza carbón activado como catalizador, que es económico y está disponible comercialmente en grandes volúmenes.

Para comprender mejor el mecanismo de reacción del alcohol furfurílico con los alcoholes en la formación de ésteres, los químicos intentaron detectar compuestos intermedios mediante cromatografía de gases y espectrometría de masas. Pero los resultados sugieren que el mecanismo de reacción es más complejo de lo previsto.