Adiós disolventes: síntesis y reciclados sostenibles con la mecanoquímica

Innovar y ser sostenible en la industria química es todo un reto. ¿Sintetizar nuevos materiales sin el uso de solventes? ¿Reciclar los plásticos de forma más eficiente y respetuosa con el medio ambiente? La mecanoquímica es la respuesta a estas preguntas, tal y como lo explica en el siguiente artículo Ana Mangas, investigadora en Mecanoquímica y Extrusión Reactiva de Aimplas.

La química verde, regida por los doce principios, ofrece una oportunidad sin precedentes de cambiar nuestra concepción de la química y su impacto en el medio ambiente, mientras que la mecanoquímica se presenta como una de las ramas más prometedoras en esta dirección al proporcionar procesos más seguros, limpios, eficientes y sostenibles.

Mecanoquímica: mejor sin disolventes

La mecanoquímica es una rama de la química que está ganando terreno rápidamente como una alternativa sostenible y eficiente a las metodologías tradicionales basadas en disolventes. Su origen se remonta a la década de 1970, cuando los investigadores comenzaron a explorar cómo las fuerzas mecánicas podrían activar las reacciones químicas. En las últimas décadas, el avance de la tecnología ha permitido el desarrollo de equipos y técnicas más sofisticados, lo que ha llevado a un mayor interés y aplicación de esta disciplina en diferentes ámbitos.

Su origen se remonta a los años 70, cuando los investigadores comenzaron a explorar cómo las fuerzas mecánicas podrían activar las reacciones químicas

A diferencia de los métodos convencionales, la mecanoquímica no requiere de la presencia de solventes para llevar a cabo las reacciones, lo que elimina los problemas asociados con la pureza y calidad del solvente y los residuos tóxicos de los mismos. Además, esta técnica permite una síntesis más rápida y, en algunos casos, llevada a cabo en procesos continuos en lugar de por lotes, lo que la hace ideal para aplicaciones en la producción a gran escala. 

La mecanoquímica también puede producir materiales con propiedades únicas que son difíciles o imposibles de obtener por otros medios, lo que la convierte en una herramienta valiosa para la investigación y el desarrollo de nuevos materiales con aplicaciones en campos como la electrónica, la energía y la medicina.

Nuevos horizontes

Dada su versatilidad, la mecanoquímica se está expandiendo en muchas áreas de trabajo. No solo es una de las tecnologías más sofisticadas y económicas, sino que representa un método de preparación alternativo que podría ayudar a minimizar el uso y la formación de materiales peligrosos y limitar los requisitos energéticos del proceso. Desde la química orgánica hasta la nanotecnología, la mecanoquímica ha demostrado su eficacia para la síntesis de una amplia gama de materiales, incluyendo catalizadores, biopolímeros y plásticos, compuestos farmacéuticos, etcétera.

La síntesis orgánica por mecanoquímica representa un hito en la evolución de la química verde, al permitir la síntesis de moléculas complejas sin la necesidad de utilizar solventes o condiciones extremas de temperatura y presión. Además, este enfoque innovador ofrece un gran potencial para la producción de compuestos de alto valor añadido con un menor impacto ambiental, lo que lo convierte en una herramienta imprescindible para el desarrollo sostenible en la industria química. Y no solo ha permitido la obtención de materiales con propiedades sorprendentes, como la capacidad de catalizar reacciones específicas con una mayor selectividad, reactividad, funcionalidad y estabilidad que los catalizadores convencionales, sino que, además, como técnica es fascinante para la síntesis de moléculas complejas y también puede aplicarse en materiales más cotidianos. 

Los plásticos son un material omnipresente en nuestra vida diaria, utilizados en una gran variedad de productos y envases. Sin embargo, su producción y eliminación también plantean importantes desafíos ambientales, por lo que es cada vez más necesario buscar alternativas más sostenibles. Una de las soluciones más prometedoras es el reciclado de plásticos, que permite reducir la cantidad de residuos y minimizar el impacto ambiental mediante la economía circular. 

De hecho, el reciclado químico es un tipo de reciclado que se caracteriza por la ruptura de cadenas, para obtener materiales y sustancias útiles para la industria, bien de plásticos o química en general. Estos procesos se consideran como una alternativa a la elaborada gestión de residuos o a la dificultad de reciclar otro tipo de plásticos, ya sea por su complejidad, contaminación o incompatibilidades. 

No obstante, en algunos aspectos se alejan bastante de los 12 principios de la química verde, ya que a pesar de gestionar adecuadamente los residuos y valorarlos en la línea de la economía circular, estas técnicas de revalorización de residuos utilizan grandes volúmenes de disolventes (algunos de ellos de gran toxicidad para el medio ambiente y la salud) o sistemas y equipos que requieren niveles energéticos muy altos (con sus implicaciones económicas correspondientes) que además pueden generar gases de efecto invernadero. Ahí es donde la mecanoquímica juega un papel fundamental para potenciar el reciclado químico de plásticos hacia técnicas libres de solventes y eficientemente energéticas. Y no solo para el reciclado de plásticos, también ha demostrado ser interesante para el aprovechamiento de residuos de diferentes sectores industriales (agrario, posconsumo, electrónico, metálico, etcétera) sobre los cuales, mediante mecanoquímica, se pueden revalorizar para generar productos de alto valor añadido.

Proyecto Mechanochemistry

El proyecto Mechanochemistry, desarrollado por Aimplas, tiene el potencial de impactar en varios sectores, desde la síntesis de nuevos materiales y catalizadores hasta el reciclado de plásticos posconsumo. Además, al promover una visión más sostenible y eficiente de la química, este proyecto puede contribuir a abordar algunos de los desafíos globales más urgentes, como el cambio climático y la escasez de recursos. 

La mecanoquímica es muy valiosa para investigación y desarrollo de nuevos materiales con aplicaciones en la electrónica, la energía y la medicina

El objetivo principal es explorar las posibilidades de la mecanoquímica como una alternativa sostenible y eficiente a los procesos químicos tradicionales basados en disolventes. Además, se busca desarrollar nuevas herramientas y metodologías que permitan controlar y optimizar los procesos mecanoquímicos, así como mejorar la comprensión de los mecanismos y la cinética de las reacciones en estado sólido. Mechanochemistry se centra en dos líneas de trabajo con un gran potencial para transformar la industria: investigación en nuevas formas de síntesis de catalizadores y biopolímeros y desarrollo de métodos sostenibles para reciclado de plásticos posconsumo.

Mechanochemistry se sitúa a la vanguardia de la investigación de procesos de síntesis y reciclado de plásticos, proporcionando soluciones innovadoras que pueden cambiar el panorama industrial, con una apuesta firme por la sostenibilidad, con la vista puesta en un futuro más responsable y comprometido con el medio ambiente y la sociedad. Todo ello permitirá a las empresas de la Comunidad Valenciana mejorar la eficiencia de sus procesos de síntesis y reciclaje, reducir los costos de producción y mejorar la sostenibilidad de sus operaciones, mejorando así su competitividad. 

Colaboran en el proyecto Acteco, Laurentia Technologies, Picda, UBE Corporation Europe, Omar Coatings y Curapath. Este proyecto cuenta con la financiación de la Conselleria d'Economia Sostenible, Sectors Productius, Comerç i Treball de la Generalitat Valenciana a través de ayudas del IVACE con la cofinanciación de los fondos FEDER de la UE, dentro del Programa Operativo FEDER de la Comunitat Valenciana 2021-2027.