Residuos vegetales en lugar de combustibles fósiles: una nueva forma de producir sustancias químicas importantes

La industria química se enfrenta a grandes retos: por razones de neutralidad de CO2, economía circular e inestabilidad geopolítica, existe el deseo de abandonar el petróleo y otros materiales fósiles como materias primas para la producción de productos químicos de alta calidad.

Pero, ¿cómo se obtendrán en el futuro los componentes moleculares básicos para medicamentos esenciales, por ejemplo? Un equipo del grupo de trabajo del Prof. Benjamin List, Director del Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, está demostrando ahora una nueva forma de obtener tales sustancias químicas.

"Nuestro lema es: biomasa como materia prima química en lugar de petróleo", explica Nils Frank, estudiante de doctorado del equipo de Benjamin List. Pero a diferencia del petróleo, el potencial químico de la biomasa está lejos de agotarse. En su proyecto, publicado en la revista Science, Nils Frank y el equipo del laboratorio de List se centraron en los llamados furanos, un producto de la biomasa.

"Durante décadas, los químicos se han centrado en el petróleo, por lo que apenas se han investigado las posibilidades que ofrecen los furanos. Nosotros nos dedicamos a ello", explica Nils Frank. Los procesos establecidos oxidan o reducen los furanos a alcoholes o ácidos carboxílicos, pero no se conocía una apertura de anillos sencilla y neutra desde el punto de vista redox que diera lugar, por ejemplo, al dialdehído succinaldehído.

Esta reacción redox-neutral se consiguió gracias a un proceso conocido como fotohidrólisis. "La luz es importante porque se trata de una reacción ´cuesta arriba´", explica Nils Frank. Esto significa que hay que suministrar energía para que se produzca la reacción. Y, como en la fotosíntesis natural, esta energía procede de la luz. "El dióxido de carbono y la luz son los componentes básicos de una futura industria química, y el descubrimiento de Nils es sólo el principio de nuestro trabajo en esta dirección, financiado por la Fundación Werner Siemens", afirma Ben List.

Los intermediarios a través de los cuales se produce la reacción también son interesantes. El coautor, el Dr. Markus Leutzsch, acompañó los estudios espectroscópicamente: "Curiosamente, descubrimos que la reacción procede a través de un heterociclo que aún no se ha descrito científicamente".

De este modo, el equipo pudo demostrar que se pueden producir valiosos fármacos, como prostaglandinas o antibióticos, directamente a partir de furanos, sin rodeos a través de la oxidación y la reducción.

Nils Frank aún no puede decir si algún día se producirán productos farmacéuticos de este modo. "Sin embargo, mi colega el Dr. Moreshwar Chaudhari pudo demostrar que la reacción es arbitrariamente escalable mediante el desarrollo de un reactor de flujo iluminado, una forma de aplicación que se utiliza sobre todo en la industria", afirmó.