Un equipo de investigación de la Fraunhofer Society y la Technical University of Munich (TUM) dirigido por el químico Volker Sieber ha desarrollado una nueva familia de poliamidas que se puede producir a partir de un subproducto de la producción de celulosa, un ejemplo exitoso de una economía más sostenible con materiales.

Las poliamidas son plásticos importantes. Se pueden encontrar en fijaciones de esquí y en coches o prendas de vestir. Comercialmente, se han elaborado predominantemente a partir de petróleo crudo hasta ahora; solo hay algunas alternativas "ecológicas", como las poliamidas a base de aceite de ricino.

Los compuestos de base biológica a menudo son significativamente más costosos de producir y, por lo tanto, solo han podido penetrar en el mercado hasta ahora si tenían propiedades particulares.

Un equipo dirigido por Volker Sieber, Profesor de Química de Materias Primas Biogénicas en TU Munich, ahora ha desarrollado una familia de poliamidas completamente nueva que se puede producir a partir de un subproducto de la producción de celulosa.

Nueva familia de poliamidas

El material de partida biogénico, (+) - 3-careno, se compone de dos anillos que se fusionan entre sí. Los químicos de la TUM y el Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología (IGB) en Straubing ahora han modificado uno de los anillos de tal manera que se pueda abrir, produciendo una larga cadena de moléculas, un polímero.

El segundo anillo permanece intacto aquí. De este modo, en lugar de una cadena de polímero lineal como en las poliamidas tradicionales, emerge una cadena que lleva muchos anillos pequeños y otros grupos laterales. Esto le da al polímero funciones completamente nuevas.

Propiedades especiales

Las nuevas poliamidas impresionan gracias a sus propiedades especiales que las hacen atractivas para muchas aplicaciones. Por ejemplo, se funden a temperaturas más altas que los productos derivados del petróleo crudo de la competencia. Además, los nuevos compuestos se pueden producir tanto de forma transparente como parcialmente cristalina, lo que aumenta sus posibilidades de aplicación posterior utilizando la misma sustancia de partida.

"A modo de condiciones de reacción y catalizadores durante la síntesis, podemos controlar fácilmente si al final obtendremos una poliamida transparente o parcialmente cristalina, "explica Sieber." Sin embargo, la base para ello la ofrece sobre todo la estructura específica del material de partida de base biológica, que sería muy caro de obtener a partir de materias primas fósiles ".

Aumento de la sostenibilidad

Desde un punto de vista industrial, es importante que la síntesis se lleve a cabo básicamente en un recipiente de reacción. Este proceso de "un solo recipiente" no solo permitiría una reducción significativa en los costos, pero también significaría un claro aumento de la sostenibilidad, según Sieber.

El material de partida biogénico (+) - 3-careno en realidad puede destilarse con una alta pureza y un costo comparativamente bajo a partir del aceite de trementina producido como producto secundario en la industria de la celulosa.

Hasta ahora, el aceite de trementina solo se calentaba en las fábricas de celulosa. "Lo usamos como material de partida vital para los plásticos, ", dice Sieber." Este es un enorme aumento de valor ".

Sin competencia con la producción de alimentos

Sieber señala que, dado que el aceite de trementina es un subproducto de la industria forestal, en contraste con el uso de aceite de ricino, no competimos con la producción de alimentos. Los investigadores aún no están completamente satisfechos con el rendimiento general logrado del proceso, al 25 por ciento en masa.

"Gracias a la escalabilidad simple, el potencial para un proceso eficiente es muy alto, "dice Paul Stockmann, cuya tesis doctoral en el TUM se basa en los hallazgos. En el Fraunhofer IGB, el químico está trabajando ahora en el establecimiento de poliamidas a base de (+) - 3-careno en el mercado como alternativas a las poliamidas de alto rendimiento a base de petróleo crudo.