Un equipo de investigación de la Fraunhofer Society y de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) ha desarrollado una nueva familia de biopoliamidas que se puede producir a partir de un subproducto de la producción de celulosa.

30.01.2020 Este logro supone un éxito para una economía más sostenible con base en materiales de origen biológico.

biopoliamida

Las poliamidas son plásticos importantes. Se pueden encontrar en fijaciones de esquíes y en automóviles o prendas de vestir. Comercialmente, hasta ahora, se han produccido mayoritariamente a partir de derivados del petróleo y sólo existen algunas alternativas «verdes», como las poliamidas a base de aceite de ricino.

Como los compuestos de base biológica suelen resultar significativamente más caros de producir, únicamente han podido hacerse un hueco en el mercado si poseían propiedades particulares.

Ahora, un equipo dirigido por Volker Sieber, profesor de Química de materias primas biogénicas en la Universidad Técnica de Munich, ha desarrollado una familia de poliamidas completamente nueva, que se puede producir a partir de un subproducto de la producción de celulosa.

Las nuevas poliamidas de base biológica

El material de partida biogénico, (+) – 3-careno, está formado por dos anillos que están fusionados entre sí. Los químicos de la TUM y del Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología (IGB) de Straubing, han conseguido modificar uno de los anillos para que pueda abrirse. Ello da lugar a una cadena larga de moléculas, o, lo que es lo mismo, a un polímero.

Por su parte, el segundo anillo permanece intacto. De esta manera, en lugar de una cadena de polímero lineal como en las poliamidas tradicionales, emerge una cadena que lleva muchos anillos pequeños y otros grupos laterales. Esto le da al polímero funciones completamente nuevas.

Propiedades especiales

Las nuevas poliamidas destacan por sus propiedades especiales que las hacen atractivas para muchas aplicaciones. Por ejemplo, se funden a temperaturas más altas que los productos derivados del petróleo equivalentes. Además, los nuevos compuestos se pueden producir de forma transparente y parcialmente cristalina, lo que aumenta sus posibilidades de aplicación posterior utilizando la misma sustancia de partida.

A través de las condiciones de reacción y los catalizadores durante la síntesis, podemos controlar fácilmente si al final obtendremos una poliamida transparente o parcialmente cristalina, explica Sieber. Sin embargo, la base para esto se ofrece sobre todo por la estructura específica del material de partida de base biológica, que sería muy costoso obtener de las materias primas fósiles.

Sostenibilidad

Desde un punto de vista industrial, es importante que la síntesis tenga lugar básicamente en un recipiente de reacción. Según Sieber, este proceso «único» no solo permitiría una reducción significativa de los costos, sino que también significaría un claro aumento de la sostenibilidad.

El material de partida biogénico (+) – 3-careno en realidad puede destilarse con una alta pureza y un costo relativamente bajo del aceite de trementina producido como producto secundario en la industria de la celulosa.

Hasta ahora, el aceite de trementina solo se calentaba en las fábricas de celulosa. Lo usamos como un material de partida vital para los plásticos, dice Sieber. Este es un enorme aumento de valor.

poliamida de base biológica

Los dos autores, Paul Stockmann (izquierda) y el Dr. Van Opdenbosch, con el reactor en el que se produjo el monómero polimerizable a partir del producto natural 3-careno.

No hay competencia con la producción de alimentos

Sieber señala que, dado que el aceite de trementina es un producto secundario de la industria forestal, a diferencia del uso del aceite de ricino, no hay competencia con la producción de alimentos. Los investigadores aún no están completamente satisfechos con el rendimiento global logrado del proceso, que se sitúa en el 25% por masa.

Gracias a la escalabilidad simple, el potencial para un proceso eficiente es muy alto, dice Paul Stockmann, cuya tesis doctoral en el TUM se basa en los hallazgos. Actualmente en el Fraunhofer IGB, Stockmann trabaja ahora para lograr poliamidas basadas en (+) -3-careno aptas para el mercado y que sirvan como alternativas a las poliamidas de alto rendimiento a base de petróleo.

*Para más información: www.tum.de

MundoPlast