Químicos orgánicos de la Universidad de Groningen y de la multinacional holandesa AkzoNobel, un importante productor mundial de pinturas y revestimientos, desarrolló un proceso que les permite convertir la biomasa en un recubrimiento de alta calidad utilizando luz, oxígeno y luz ultravioleta. Este proceso combina una fuente renovable con química verde y podría reemplazar los monómeros de base petroquímica como los acrilatos, que se utilizan actualmente como bloques de construcción para revestimientos, resinas y pinturas. Se publicó en la revista un artículo sobre el nuevo proceso Avances de la ciencia el 16 de diciembre.

Los revestimientos están en todas partes, desde la pintura de su casa hasta una capa protectora en la pantalla de su teléfono inteligente. Protegen las superficies de arañazos, el clima o el uso diario. La mayoría de los recubrimientos se componen de polímeros a base de monómeros de acrilato, con una producción mundial de acrilato superior a 3,5 millones de toneladas al año, todos producidos a partir de fuelóleo fósil.

Para hacer que estos recubrimientos sean más sostenibles, científicos de la Universidad de Groningen, dirigido por el profesor de química orgánica Ben Feringa, se asoció con científicos del productor de recubrimientos AkzoNobel. "Queríamos utilizar lignocelulosa como material de partida, "dice George Hermens, un doctorado estudiante del grupo Feringa y primer autor del trabajo en Avances de la ciencia . La lignocelulosa constituye del 20 al 30 por ciento de las partes leñosas de las plantas y es la materia prima de biomasa disponible más abundantemente en la Tierra. En la actualidad, se utiliza principalmente como combustible sólido o se utiliza para producir biocombustibles.

"La lignocelulosa se puede romper con ácido para producir el componente químico furfural, pero esto debe modificarse para que sea adecuado para la producción de recubrimientos, "explica Hermens. Usó un proceso que se ha desarrollado en su grupo para convertir el furfural en un compuesto, hidroxibutenolida, que se asemeja al ácido acrílico. "La conversión química utiliza solo luz, oxígeno y un catalizador simple y no produce desperdicio. El único producto secundario es el formiato de metilo, que es útil como reemplazo de los clorofluorocarbonos en otros procesos ".

Parte de la estructura de la hidroxibutenolida es similar al acrilato, pero la parte reactiva de la molécula es una estructura de anillo. "Esto significa que es menos reactivo que el acrilato y nuestro desafío era modificar aún más la molécula para que produjera un polímero útil". Esto se logró agregando diferentes alcoholes verdes o de base biológica al hidroxibutenólido, creando cuatro monómeros de alcoxibutenólido diferentes.

Estos monómeros se pueden transformar en polímeros y recubrimientos con la ayuda de un iniciador y luz ultravioleta. "Los recubrimientos están formados por cadenas de polímeros reticulados. Al combinar diferentes monómeros, podríamos obtener polímeros reticulados con diferentes propiedades ". Por ejemplo, mientras que todos los polímeros cubrirían el vidrio, una combinación también pudo formar un recubrimiento sobre plástico. Y al agregar monómeros más rígidos, se formó una capa más dura, con propiedades comparables a las de los revestimientos de automóviles. De este modo, estos recubrimientos son adaptables para diferentes propósitos.

"Logramos crear recubrimientos a partir de una fuente renovable, lignocelulosa, usando química verde, ", concluye Hermens." Y la calidad de nuestros recubrimientos es similar a la de los recubrimientos actuales a base de acrilato ". Para dos pasos del proceso, se han presentado solicitudes de patente con AkzoNobel, el socio industrial en el proyecto. Hermens ahora está trabajando en un bloque de construcción diferente derivado del furfural para producir otros tipos de recubrimientos poliméricos.