Un investigador que prepara un experimento de electrólisis de flujo. Crédito:©:Alexander Sell, JGU
En el proyecto de investigación cooperativo EPSYLON financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania, Científicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) y Evonik Performance Materials GmbH han desarrollado un método de síntesis electroorgánico innovador y de última generación.
Los resultados de su investigación, presentado en la edición de la semana pasada de Avances de la ciencia , Permitir el uso de la electrosíntesis como química verde sostenible para aplicaciones técnicas. El método permite al operador reaccionar de manera flexible al suministro de electricidad disponible. Es más, el operador ya no tiene que depender de aparatos de electrólisis personalizados y puede utilizar una variedad de equipos.
El método fue desarrollado hace más de 160 años por el químico alemán Hermann Kolbe. Aunque los métodos de síntesis electroquímica se utilizan en la industria química, esto ha sido hasta ahora una tecnología de nicho. Una razón es que las condiciones de electrólisis deben controlarse con mucha precisión y la entrada de corriente uniforme es esencial. Debido a la sofisticada infraestructura técnica requerida, la opción de la electrosíntesis quedó fuera del alcance de la mayoría de los químicos. Hoy dia, se ha redescubierto el potencial verde de la electroquímica. Hace posible la química sostenible y ecológica con medios muy sencillos, particularmente con el uso de excedentes de energía de fuentes renovables como la energía eólica o solar.
La electroquímica es un método versátil y poderoso para producir compuestos químicos o para efectuar cambios químicos en moléculas. Para hacerlo mas simple, los electrones reemplazan a los reactivos costosos y tóxicos. Se pueden evitar los desperdicios innecesarios y la reacción se puede detener en cualquier momento simplemente apagando la energía. Otra ventaja sobre la síntesis clásica es que muchos pasos individuales se implementan más fácilmente mediante electroquímica. En algunos casos, esto puede acortar la síntesis en varios pasos. Sin embargo, Las electrólisis a menudo requieren una ventana de densidad de corriente estrecha y tiempos de reacción prolongados. Además, la selectividad y la escalabilidad son más difíciles o incluso imposibles.
Se pueden realizar hasta ocho experimentos diferentes simultáneamente en este electrolizador de cribado. Cada pequeño vaso de plástico alberga dos electrodos. Crédito:©:Carsten Siering, JGU
La clave del éxito del grupo de investigación de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz es el uso de un sistema de electrolitos único. Las electrólisis aquí tienen una estabilidad extremadamente alta a la variación en la densidad de corriente, permitiendo el funcionamiento en una ventana de densidad de corriente con un ancho que se extiende sobre más de dos órdenes de magnitud, sin pérdida de productividad ni selectividad. Si el suministro de corriente lo permite, la electrólisis se puede realizar en poco tiempo con una densidad de corriente muy alta.
