Proceso bio-renovable para la evolución del plástico "verde"

Reflexionando sobre la procedencia del plástico, los cientí­ficos del Centro de Investigación de Bioenergí­a de los Grandes Lagos (GLBRC) tratan llevar la naturaleza flexible del plástico en otra dirección, desarrollando formas nuevas y renovables de crear plásticos a partir de la biomasa.

Para esto, el profesor de Ingenierí­a Quí­mica y Biológica de la Universidad de Wisconsin-Madison James Dumesic y su equipo han desarrollado una forma económica y de alto rendimiento para producir ácido furandicarboxí­lico, o FDCA utilizando un solvente derivado de las plantas, llamado GVL (gamma-Valerolactone).

Asimismo, una de las 12 sustancias quí­micas que el Departamento de Energí­a de EE. UU. considera fundamentales para forjar una industria quí­mica "verde", el FDCA es un precursor necesario para la generación de un plástico renovable llamado FEM (o furanoato de polietileno) así­ como para varios poliésteres y poliuretanos.

Como el sustituto de base biológica para el PET (tereftalato de polietileno), su contraparte ampliamente utilizada, derivada del petróleo, el PEF tiene un gran potencial. Actualmente, el PET tiene una demanda en el mercado de cerca de 1.500 millones de toneladas por año, y Coca-Cola, Ford Motors, HJ Heinz, Nike y Procter & Gamble se han comprometido a desarrollar un PET de origen 100% sostenible para sus botellas, empaques, indumentaria y calzado. Sin embargo, el potencial de PEF para entrar en ese mercado considerable se ha visto obstaculizado por el alto costo de producción del FDCA.

Hasta ahora, el FDCA ha tenido una solubilidad muy baja en prácticamente cualquier solvente en el que se produzca", dice Ali Hussain Motagamwala, estudiante graduado de UW-Madison en ingenierí­a quí­mica y biológica y coautor del estudio. "Tienes que usar una gran cantidad de solvente para obtener una pequeña cantidad de FDCA, y terminas con altos costos de separación y productos de desecho indeseables".

El nuevo proceso de Motagamwala y sus colegas comienza con fructosa, que convierte en un proceso de dos pasos, al FDCA en un sistema solvente compuesto por una parte de GVL y una parte de agua. El resultado final es un alto rendimiento de FDCA que se separa fácilmente del disolvente como un polvo blanco al enfriarse.

Usar el solvente GVL soluciona la mayorí­a de los problemas de producción del FDCA", dice Motagamwala. "Los azúcares y el FDCA son altamente solubles en este solvente, obtienes altos rendimientos y puedes separar y reciclar fácilmente el solvente".

Otras caracterí­sticas del proceso contribuyen a su robusta economí­a. El sistema no requiere costosos ácidos minerales para la catálisis, no produce sales de desecho, y puede separar los cristales del FDCA del solvente, simplemente enfriando el sistema de reacción.

El análisis técnico-económico del equipo sugiere que el proceso podrí­a producir FDCA a un precio de venta mí­nimo de $ 1,490 por tonelada. Con las mejoras, que incluyen la reducción del costo de la materia prima y la reducción del tiempo de reacción, el precio podrí­a llegar a $ 1,310 por tonelada, lo que harí­a que su FDCA sea competitiva en costos con algunos precursores de plástico derivados de combustibles fósiles.

Creemos que este es el enfoque simplificado y económico para hacer FDCA que muchas personas en la industria del plástico han estado esperando", dice Dumesic. "Nuestra esperanza es que esta investigación abra la puerta aún más a los plásticos renovables de costo competitivo".

Con lo anterior, la Wisconsin Alumni Research Foundation está trabajando para licenciar la tecnologí­a GVL para su uso en la producción de bioplásticos.

Publicación original:
Motagamwala, Ali Hussain y Won, Wangyun y Sener, Canan y Alonso, David Martin y Maravelias, Christos T. y Dumesic, James A .; "Hacia los plásticos renovables derivados de la biomasa: producción de ácido 2,5-furanodicarboxí­lico a partir de la fructosa"; Avances cientí­ficos; 2018.