CUIDANDO EL MEDIOAMBIENTE MEDIANTE LA TRANSFORMACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS

Figura 1: La contaminación del planeta [1]

Un grupo de investigación del Instituto Catalán de Investigación Química (ICQ) ha estudiado un proceso sostenible y respetuoso con el medioambiente cuyo objetivo es a partir de hidrocarburos y CO₂ la obtención de ácidos grasos con la ayuda de un catalizador cuya base contiene Níquel. En el artículo el investigador Rubén Martín menciona que “la reacción que se produce parece magia, pero esencialmente es química”. 

Simplemente el catalizador camina por la cadena de carbono hasta que llega un punto en concreto e incorpora el CO₂.[2]

Un problema muy presente hoy en día es la contaminación que estos hidrocarburos provocan en el medioambiente, y por otro lado, está el CO₂ que contribuye al efecto invernadero. Por ello, al encontrar un proceso en el que estos compuestos se puedan emplear y así disminuir la contaminación y el efecto invernadero y conseguir a la misma vez   compuestos como los ácidos grasos, que forman parte de muchos procesos de producción, como la fabricación de jabones, cosméticos y fármacos, se ha convertido en una idea innovadora. 

Figura 2: Ácidos carboxílicos en la industria química [3]

El papel de un metal tan disponible como es el Niquel es actuar como catalizador, es decir, facilitar o mejorar que se lleve a cabo las reacciones involucradas para conseguir el producto deseado, en este caso, los ácidos grasos.

Debido a su gran utilidad, este grupo de investigación, ha realizado numerosas investigaciones en las que el niquel tiene un papel muy importante, como es el caso de la difuncionalización de las olefinas, que se trata de una molécula orgánica con dobles enlaces y es un material muy importante en química porque es muy útil para dar lugar a otros compuestos. Estas olefinas provienen del petróleo, tratado mediante un proceso químico denominado  cracking en el cual estas moléculas grandes de petróleo se convierten en moléculas más pequeñas como las olefinas, entre otras.

Las alfa olefinas son importantes y versátiles, pues sirven como principal bloque de construcción para la elaboración  de productos químicos de alto valor como son plásticos , jabones y lubricantes. Añadir  el Niquel a una molécula como la olefina de doble enlace para poder unir dos nuevos grupos químicos y de esta forma conseguir  obtener nuevas moléculas muy importantes en campos como la medicina, es un gran paso para la investigación. Así, consiguieron ofrecer vías innovadoras de forma que accedieron a  compuestos a los que sería difícil acceder de otro modo, y al mismo tiempo también han dado lugar a nuevos reconocimientos del diseño retrosintético. [4]

A su vez, el CO₂ también tiene un importante papel en sus investigaciones por ser un recurso económico, renovable y  abundante. Además, desde la revolución industrial se ha contribuido al aumento considerado de la huella de carbono en el planeta, liberando cantidades muy significativas de dióxido de carbono a la atmósfera. Pero, lamentablemente nuestra sociedad hace mucho empleo de Combustibles fósiles para la producción de todas las materias químicas orgánicas.

Es por ello que han trabajado en desarrollar fijaciones catalíticas de CO₂ en compuestos orgánicos  para formar enlaces C-C ,dando lugar a un uso más sostenible de los combustibles fósiles. Concretamente optaron por las reacciones de carboxilación catalítica, que utiliza el CO₂ como materia prima para agregar ácidos carboxílicos a otras moléculas que son componentes principales en la fabricación de cosméticos, jabones, detergentes, plásticos o productos farmacéuticos. En un principio llevar a cabo este proceso con el  CO₂ como materia prima en reacciones sintéticas no es posible dado que supone un desafío en la estabilidad y velocidad de la reacción. Sin embargo, las reacciones de carboxilación catalizadas por metales como el Níquel ha permitido avanzar en el mundo tan amplio de la química orgánica.Gracias al conocido chain-walking molecular, que se puede definir como el movimiento de un metal a lo largo de la cadena de átomos de carbono en un compuesto orgánico, el CO₂ se puede insertar en sitios específicos de la molécula. [5]

Por su parte, los investigadores aseguran que la carboxilación catalítica aún no ha alcanzado su máximo potencial pero predicen que continuarán ganando más importancia en química orgánica y serán partícipes del diseño de biomoléculas relevantes.

En definitiva, este equipo de investigación trabaja en conseguir métodos a través de los cuales se puedan obtener moléculas funcionales con el empleo de catalizadores, siendo el gran protagonista el niquel y capturando moléculas de CO₂ atmosférico junto con combustibles fósiles.

Video 1: Entrevista a Rubén Martín[6]

 

REFERENCIAS:

[1] Figura 1. La contaminación del planeta: https://images.app.goo.gl/hyT2q97so2JzN8ap6 (Fecha de acceso: 03/12/ 2024)

[2] La producción de ácidos grasos de una manera sostenible: https://www.lavanguardia.com/ciencia/20170505/422288246612/fabricar-acidos-grasos-co2-iciq.html (Fecha de acceso: 29/11/2024) 

[3] Figura 2. Ácidos carboxílicos en la industria química: Totajada A., Hernández FJ., Börjesson M., & Martín R. (2018) Transition-Metal-Catalyzed Carboxylation Reactions with Carbon Dioxide. Angewandte Chemie, 57, 15948-15982.

[4]Artículo científico. Velasco-Rubio A., & Martín R. (2023) Recent Advances in Ni-Catalyzed 1,1-Difunctionalization of Unactivated Olefins.  Advanced Synthesis & Catalysis, 366, 593-602.

[5] Artículo científico. Totajada A., Hernández FJ., Börjesson M., & Martín R. (2018) Transition-Metal-Catalyzed Carboxylation Reactions with Carbon Dioxide. Angewandte Chemie, 57, 15948-15982.

[6] Para conocer más a Rubén Martín:  https://youtu.be/fIv8hT_-SnE?si=1Pdk4D15wPk5VlKr .( Fecha de acceso: 29/11/2024).

Paula Saavedra Picón 

Alicia Fernández Delgado

4 de Química (UCO)