La síntesis de compuestos orgánicos y polímeros es el núcleo de muchas industrias manufactureras. Los nuevos métodos de "síntesis electrizante" que pueden combinar la química sintética convencional con la electroquímica están un paso más cerca de un mañana sostenible. Estas reacciones no requieren reactivos químicos potencialmente dañinos. Logran la síntesis orgánica simplemente usando electrones de una fuente de energía eléctrica para realizar reacciones redox.

Además de ser respetuosas con el medio ambiente, estas reacciones también pueden hacerse más o menos selectivas ajustando los potenciales eléctricos. Sin embargo, su dependencia de una fuente de alimentación limita su aplicación en lugares sin alimentación, como la industria aeroespacial y las profundidades marinas.

La solución a este problema autocontradictorio fue presentada por un equipo de investigadores dirigido por el Prof. Shinsuke Inagi del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech), Japón. En su reciente estudio publicado en Communications Chemistry , el equipo proporcionó una prueba de concepto para la polimerización electroquímica de monómeros aromáticos orgánicos sin fuente de alimentación externa. El profesor Inagi explica:"Hemos visto un gran salto en el desarrollo de reactores electroquímicos para llevar a cabo la síntesis orgánica, pero la mayoría de ellos requieren una fuente de energía. Queríamos construir un sistema independiente de energía para que el proceso fuera más accesible. Y encontramos la respuesta a nuestra búsqueda en la transmisión de electroquímica impulsada por el potencial".

¿Qué es exactamente este potencial de transmisión que menciona el profesor Inagi?

Cuando un electrolito fluye a través de un microcanal, se crea una diferencia de presión debido a este movimiento. Esto conduce a un desequilibrio de carga, lo que da lugar a un potencial de transmisión. El equipo usó una celda personalizada de poliéter éter cetona (o PEEK) de dos cámaras conectada por cables de platino y un microtubo de PEEK para sus experimentos. Este microtubo de PEEK se llenó herméticamente con algodón para crear una caída de presión. Cuando pasaron un electrolito a través del microtubo, generaron un flujo potencial que podría proporcionar suficiente energía para impulsar las reacciones químicas deseadas.

Cuando se operó la celda, los electrodos en la celda de dos cámaras experimentaron un potencial de flujo ascendente y descendente, lo que permitió que la celda se comportara como algo llamado electrodo bipolar dividido (BPE). Esta configuración de BPE, acompañada del potencial de transmisión generado de 2-3 voltios, fue responsable de crear las condiciones propicias para las reacciones redox de los monómeros orgánicos.

Para probar las capacidades de polimerización de esta configuración, el equipo eligió dos compuestos orgánicos aromáticos:pirrol (Py) y 3,4-etilendioxitiofeno (EDOT). Ambos monómeros se electropolimerizaron con éxito en polipirrol (PPy) y poli-EDOT (PEDOT) respectivamente, sin utilizar ninguna fuente de alimentación externa.

Este nuevo reactor alimentado por presión, respetuoso con el medio ambiente e independiente de la fuente de alimentación abre nuevas vías para electrificar las reacciones de síntesis. Los conocimientos de este estudio también pueden resultar valiosos al diseñar nuevos reactores electroquímicos para la síntesis de polímeros y compuestos orgánicos útiles. "Todo el mundo está tratando de hacer que los procesos industriales esenciales sean más ecológicos y limpios. Dado que la síntesis orgánica está en el corazón de muchas industrias químicas, tratamos de desarrollar un proceso de electrosíntesis que requiera recursos mínimos y contribuya a los objetivos de desarrollo sostenible", concluye el Prof. Inagi. + Explora más

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