Encontrar soluciones innovadoras y sostenibles para nuestras necesidades materiales es uno de los objetivos centrales de la química verde. Los innumerables plásticos que envuelven nuestra vida diaria, desde colchones hasta alimentos y automóviles, están hechos principalmente de monómeros a base de aceite, que son los componentes básicos de los polímeros. Por lo tanto, Encontrar monómeros de base biológica para la síntesis de polímeros es atractivo para lograr soluciones más sostenibles en el desarrollo de materiales.

En un artículo publicado en Química e ingeniería sostenibles de ACS , Investigadores del grupo Kleij presentan una nueva ruta para preparar poliésteres de base biológica con propiedades sintonizables. Los investigadores se basan en la estructura multifuncional del terpeno β-elemeno:tres dobles enlaces que tienen una reactividad distinta, permitiendo transformar selectivamente estos enlaces y así ajustar las funcionalidades en la columna vertebral del polímero. "Este andamio de terpeno multifuncional es bastante único y permite ajustar la diversidad estructural y modular prospectivamente las propiedades del polímero y el material, "explica Arjan Kleij, Líder del grupo ICIQ y profesor ICREA.

Raíz de jengibre ACS Kleij En colaboración con la empresa Isobionics, los investigadores utilizaron β-elemeno obtenido a través de una ruta innovadora de fermentación del azúcar. Este proceso ha demostrado ser un comienzo prometedor para el uso de β-elemeno como materia prima para la polimerización. "La ruta de fermentación del azúcar de Isobionic cambia por completo la escala de disponibilidad de β-elemeno, que ahora se puede utilizar en la producción de polímeros, "explica Francesco Della Monica, investigador postdoctoral en el grupo Kleij que trabaja en el proyecto europeo SUPREME, una beca individual de MSCActions y primer autor del artículo.

A través de una reacción de copolimerización con apertura de anillo (ROCOP), los investigadores combinaron óxidos de β-elemeno y anhídrido ftálico (un monómero común utilizado en la preparación de poliésteres) para crear el polímero lineal de base biológica poli (BEM-alt-PA) y su estructura relacionada, poli reticulado (BED-alt-PA). Estas transformaciones se lograron con sistemas catalíticos (complejos de aminotrifenolato de hierro y aluminio combinados con cloruro de bis- (trifenilfosfina) iminio) desarrollados previamente por el grupo que utiliza no críticos, abundantes elementos para la polimerización catalítica.

Una vez preparado el poliéster, hay dos dobles enlaces restantes del bloque de construcción de terpeno original que se pueden abordar y funcionalizar de manera fácil y selectiva, permitiendo confeccionar el poliéster final. "Estas reacciones posteriores a la modificación en un polímero de base biológica son bastante raras. La mayoría de los monómeros de base biológica que están disponibles no presentan funcionalidades, "comenta Della Monica.

El papel es un punto de partida para un mayor desarrollo de polímeros basados ​​en β-elemeno que permiten adaptar las propiedades del material final (dependiendo de su uso) a través de sencillas modificaciones posteriores a la polimerización. El papel no aborda la biodegradación del material, aunque para Della Monica, "dependiendo del uso final, lo ideal puede no ser la biodegradación sino crear un polímero reciclable:es decir, tomar un material de partida, crear el polímero, úsalo, recuperarlo, y luego degradarlo de manera controlada y reutilizar ese material. Ahora que tenemos la idea de una economía circular al alcance de la mano, necesitamos procesos circulares, "concluye el científico.