Un método de un solo paso permite una producción escalable y más respetuosa con el medio ambiente de monómeros de plástico derivados de plantas, allanando el camino hacia la producción en masa de una alternativa sostenible a los materiales derivados del petróleo.

Un equipo internacional, incluyendo a Kiyotaka Nakajima de la Universidad de Hokkaido, Japón, y Emiel Hensen de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, Los países bajos, ha desarrollado un método energéticamente eficiente para sintetizar ingredientes bioplásticos. La nueva tecnología contribuirá a la realización de 'productos ecológicos' sostenibles, como botellas de bebidas completamente biológicas. Este estudio se realizó en conjunto con Mitsubishi Chemical Corporation y los hallazgos se publicaron en Catálisis ACS .

Los plásticos de base biológica están emergiendo como un material de próxima generación y se espera que reemplacen a los plásticos derivados del petróleo. Un poliéster derivado de plantas, llamado furanoato de polietileno (PEF), es un prometedor polímero 100% renovable derivado de plantas que puede reemplazar al gigante de la industria del plástico, tereftalato de polietileno (PET), por su mejor físico, propiedades mecánicas y térmicas. Sin embargo, La realización de la producción de PEF a gran escala se ve seriamente obstaculizada por una producción ineficiente de los monómeros.

La oxidación aeróbica de un sustrato derivado de biomasa llamado HMF en metanol y etilenglicol produce monómeros llamados MFDC y HEFDC, respectivamente. Son reconocidos como monómeros cruciales en la fabricación de PEF, porque la polimerización de MFDC con etilenglicol o la autocondensación de HEFDC pueden producir PEF de alta calidad (Figura 1).

Sin embargo, La producción de MFDC se ha estudiado hasta ahora exclusivamente para soluciones de HMF diluidas, y las rutas más deseables para la producción de HEFDC actualmente no son prácticas porque no se puede producir de manera eficiente un alto rendimiento del monómero. Esta limitación se puede atribuir a los grupos formilo (-CHO) altamente reactivos en HMF, que están involucrados en reacciones secundarias pesadas, especialmente en soluciones concentradas:la transformación química en soluciones concentradas de HMF que tiene como objetivo la producción a gran escala de productos químicos básicos se acompaña de la formación de grandes cantidades de subproductos sólidos.

Nakajima, Hensen, y sus colegas desarrollaron previamente un compuesto más estable llamado HMF-acetal (Figura 1). Ahora han examinado la utilidad del HMF-acetal y han descubierto que el 80-95% de HMF-acetal en una solución concentrada (10-20% en peso) se puede convertir con éxito en MFDC y HEFDC con un catalizador de nanopartículas de oro. Los presentes resultados representan un avance significativo sobre el estado actual de la técnica, superando una limitación inherente de la oxidación de HMF a importantes monómeros para la producción de biopolímeros. Los investigadores señalan que este método tiene "menos pasos de reacción, y el uso de soluciones altamente concentradas requerirá menos energía que los procesos convencionales ".

Los investigadores esperan que la nueva técnica no solo mejore la viabilidad de la producción comercial de PEF en la industria química, sino que también ayudan a promover un uso más omnipresente de los bioplásticos, además de proporcionar información para el desarrollo de otras aplicaciones químicas de base biológica a partir de varios carbohidratos derivados de la biomasa.