Una mejor manera de hacer acrílicos

8 de febrero de 2019 | Kim Krieger - Comunicaciones de UConn

Investigadores de UConn y ExxonMobil describen un nuevo proceso para fabricar acrílicos que aumentaría la eficiencia energética y reduciría los subproductos tóxicos.

Los acrílicos y los acrilatos estrechamente relacionados son los componentes básicos de muchos tipos de plásticos, pegamentos, textiles, tintes, pinturas y papeles. Ahora, investigadores de UConn y ExxonMobil describen un nuevo proceso para fabricar acrílicos que aumentaría la eficiencia energética y reduciría los subproductos tóxicos. (Imágenes falsas)

Los acrílicos son una familia de productos químicos increíblemente diversa y útil que se utiliza en todo tipo de productos, desde pañales hasta esmaltes de uñas. Ahora, un equipo de investigadores de UConn y ExxonMobil describe un nuevo proceso para fabricarlos. El nuevo método aumentaría la eficiencia energética y reduciría los subproductos tóxicos, informan en la edición del 8 de febrero de Nature Communications.

El mercado mundial del ácido acrílico es enorme. El mundo usó cerca de 5 millones de toneladas métricas en 2013, según el grupo industrial PetroChemicals Europe. Y no es de extrañar, ya que los acrílicos y los acrilatos estrechamente relacionados son los componentes básicos de muchos tipos de plásticos, pegamentos, textiles, tintes, pinturas y papeles. Unidos en largas cadenas, pueden hacer todo tipo de materiales útiles. El acrilato mezclado con hidróxido de sodio, por ejemplo, forma un material súper absorbente que se usa en pañales. Agregue grupos metilo adicionales (carbono más tres hidrógenos) y el acrilato produce plexiglás.

Los procesos industriales actuales para fabricar acrílicos requieren altas temperaturas cercanas a los 450 F y producen subproductos no deseados y, a veces, dañinos, como etileno, dióxido de carbono y cianuro de hidrógeno.

El químico de UConn Steve Suib, director del Instituto de Ciencias de los Materiales de la Universidad, y sus colegas de UConn y ExxonMobil han diseñado una nueva forma de hacer acrílicos a temperaturas suaves. Su técnica se puede ajustar con precisión para evitar la producción de productos químicos no deseados.

"Los científicos de ExxonMobil Research & Engineering, en asociación con el grupo del profesor Suib en UConn, han estado probando nuevas tecnologías que pueden reducir la intensidad energética, omitir pasos, mejorar la eficiencia energética y reducir la huella de CO2 en el proceso de producción de acrílicos", dice Partha Nandi, químico. en ExxonMobil. "La publicación reciente en Nature Communications describe el descubrimiento de una nueva ruta para producir una clase de derivados de acrilato en potencialmente menos pasos y con menos energía".

La técnica utiliza un catalizador poroso hecho de manganeso y oxígeno. Los catalizadores son materiales que se utilizan para acelerar las reacciones. A menudo, proporcionan una superficie para que las moléculas se asienten mientras reaccionan entre sí, ayudándolas a encontrarse en las configuraciones correctas para hacer el trabajo. En este caso, los poros cumplen ese papel. Los poros tienen de 20 a 500 Angstroms de ancho, lo suficientemente grandes como para que entren moléculas bastante grandes. Los átomos de manganeso en el material pueden intercambiar sus electrones con oxígenos cercanos, lo que facilita que ocurran las reacciones químicas correctas. Dependiendo de los ingredientes iniciales, el catalizador puede facilitar todos los diferentes tipos de acrílicos y acrilatos, con muy poco desperdicio, dice Suib.

"Esperamos que esto se pueda ampliar", dice. "Queremos maximizar el rendimiento, minimizar la temperatura y hacer un catalizador aún más activo", que ayudará a que la reacción sea más rápida. El grupo también descubrió que agregar un poco de litio también ayudó a acelerar las cosas. Actualmente están estudiando el papel exacto del litio y experimentando con formas de mejorar el catalizador de manganeso y oxígeno.

Esta investigación fue financiada por el Departamento de Energía de los EE. UU., Oficina de Ciencias Energéticas Básicas, División de Ciencias Químicas, Biológicas y Geológicas bajo la subvención DE-FG02-86ER13622.A000, así como por ExxonMobil.