Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han demostrado una nueva, tecnología ecológica tanto para el cribado acelerado como para la recuperación de disolventes "intercambiables" utilizados en aplicaciones de química ecológica. El nuevo enfoque hace que el proceso de cribado sea cientos de veces más rápido y acelera drásticamente la velocidad a la que se pueden recuperar los disolventes de la solución.

"Hemos creado de forma eficaz una plataforma que hace que la química verde sea más ecológica, "dice Milad Abolhasani, profesor asistente de ingeniería química y biomolecular en NC State y autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo. "Este trabajo acelera la capacidad de la industria para identificar el mejor solvente intercambiable para un proceso químico específico y luego brinda herramientas avanzadas de la industria para recuperar ese solvente mucho más rápido de lo que es posible usando enfoques anteriores".

En cuestión son los disolventes intercambiables, que cambian sus propiedades fisicoquímicas cuando se exponen al dióxido de carbono (CO ₂ ). Este estudio se centró en disolventes que se vuelven hidrófilos en presencia de CO ₂ y agua, pero son hidrofóbicos cuando el CO ₂ es removido. Esto los hace atractivos para su uso en procesos de la industria química y farmacéutica, porque el solvente se puede eliminar fácilmente del producto agregando CO ₂ y agua. Luego, el solvente se puede recuperar del agua eliminando el CO ₂ .

"Sin embargo, desde un punto de vista industrial, hay retos importantes, "Abolhasani dice". Específicamente, El proceso de selección de candidatos para identificar el solvente intercambiable más eficiente para una aplicación particular puede requerir mucho tiempo y trabajo. Y una vez que tenga el candidato solvente intercambiable adecuado, eliminarlo a gran escala también puede llevar mucho tiempo ".

Para abordar el problema de detección, El equipo de Abolhasani utilizó una plataforma de química de flujo a microescala que procesa muestras de 5 microlitros a través de un tubo permeable al gas que está rodeado de CO ₂ . Esto asegura que el solvente en la muestra esté en contacto constante con el CO ₂ (es decir., transferencia de masa intensificada), acelerando la reacción y el proceso de recuperación del disolvente.

Usando esta técnica, los investigadores pueden determinar la eficiencia de un solvente, utilizando procesamiento de imágenes, en tan solo tres minutos. La plataforma también les permite ejecutar múltiples muestras simultáneamente. Contabilización del tiempo necesario para preparar cada muestra, el sistema permite a los usuarios ejecutar aproximadamente 280 experimentos de detección por día.

En comparación, Las técnicas convencionales de análisis por lotes requieren el uso de muestras de mayor tamaño. Por ejemplo, probar la eficiencia de una muestra de 5 mililitros usando técnicas convencionales por lotes toma entre seis y ocho horas, o aproximadamente una prueba por día.

El equipo de Abolhasani también demostró en pruebas experimentales que la técnica de química de flujo no solo era más rápida, pero era tan precisa como las pruebas por lotes convencionales para determinar la eficiencia de un disolvente.

Además, Los investigadores han demostrado recientemente que pueden reconfigurar la misma plataforma de química de flujo utilizada para la detección rápida de solventes conmutables en un modo de flujo continuo para recuperar solventes a gran escala. "Nuestro enfoque también es más rentable, ya que está completamente controlado por computadora y es, por lo tanto, menos mano de obra, "Abolhasani dice.

"Estamos entusiasmados con el potencial de esta tecnología de intensificación de procesos y estamos buscando socios que nos ayuden a transferir la técnica del laboratorio a las aplicaciones industriales de I + D y fabricación".

El papel, "Investigación acelerada de materiales eficientes de disolventes de hidrofilicidad conmutable para la recuperación de disolventes con eficiencia energética, "se publica en la revista Química e ingeniería sostenibles de ACS .