Considerada un insumo esencial en la industria química, la acetona suele producirse mediante un proceso complicado y peligroso. Una estrategia más sostenible fue desarrollada por científicos de la UFSCar, la UFMG y colaboradores de Alemania
Julia Moioli | Agência FAPESP – Ingrediente esencial de la industria química, la acetona se utiliza en la fabricación de una amplia variedad de productos, como adhesivos, antibióticos, componentes electrónicos, solventes y removedores, tintas de impresión y vitaminas, entre otros. Su proceso de producción, sin embargo, es complicado y peligroso. Para simplificarlo, hacerlo más seguro y reducir costos, un grupo de investigadores de Brasil y Alemania desarrolló un método inédito, que utiliza sólo luz y un compuesto químico barato: el cloruro de hierro (FeCl3).
Los resultados de la investigación, financiada por la FAPESP, Brasil, fueron publicados en la revista ACS Catalysis .
Conocido como Hock o cumeno, el proceso estándar para fabricar acetona implica varios pasos: primero, el propano -un subproducto del petróleo- se transforma en propileno, un gas extremadamente inflamable que reacciona con el benceno y luego con el oxígeno a altas temperaturas y presiones. para dar lugar a acetona. Estas reacciones también generan un compuesto llamado fenol -que tiene menor demanda y genera un costo para ser transformado en sustancias de mayor valor-.
El método alternativo, propuesto por científicos de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG) y el Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces (Alemania), se basa en la oxidación del propano utilizando cloruro de hierro como un catalizador homogéneo en presencia de luz (reacción fotocatalítica).
“Descubrimos que, al irradiarse con determinadas longitudes de onda, el cloruro de hierro genera el radical cloro, que es extremadamente oxidante y activa el enlace CH, es decir, rompe el enlace entre el carbono y el hidrógeno, dando lugar a un radical que, en presencia del oxígeno, conduce a la formación de acetona”, explica Ivo Freitas Teixeira , profesor del Departamento de Química de la UFSCar y coordinador del estudio. “Llevamos a cabo una reacción muy importante de una manera absolutamente diferente y utilizando elementos muy simples”.
La prueba de que la reacción en realidad fue impulsada por radicales de cloro generados por la fotólisis del enlace Fe-Cl se realizó mediante estudios mecanicistas, incluidos análisis de espectrometría de masas (que permiten identificar los componentes de una mezcla en función del peso molecular de cada elemento).
Entre las ventajas del nuevo proceso está el hecho de que es directo (no hay producción de propileno en pasos intermedios) y más seguro, al no involucra reacciones de oxígeno a altas presiones y temperaturas, ni intermediarios inflamables y peligrosos. Además, reduce el gasto y el coste energético, ya que tiene menos pasos y se realiza a una temperatura ambiente de 25 °C.
Aunque los experimentos utilizaron una fuente de luz tipo LED, la idea es que, en el futuro, pueda ser reemplazada por luz solar, haciendo el método aún más sustentable.
Presentación de patente y próximos pasos
Con la patente ya depositada en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI), la idea ahora es buscar alianzas con empresas para financiar la ampliación del nuevo proceso a nivel comercial.
“Este método puede volverse absolutamente disruptivo para la producción de acetona en la industria química, haciendo el proceso más seguro y sostenible y permitiendo una vía para la producción únicamente de acetona, lo que reduciría costos y traería competitividad”, afirma Teixeira.
Según el investigador, el principal desafío en este caso se debe a que en la industria petroquímica los procesos se dan a gran escala y actualmente no existe ningún método fotocatalítico comercial.
El proyecto de investigación también continúa evolucionando en dos direcciones: mientras prueban el nuevo método con otras sustancias, como el metano, los investigadores ahora también están pensando en formas de escalar el proceso y adaptarlo a la industria para que alcance una mayor producción y utilización. .
El artículo Síntesis directa de acetona mediante oxidación aeróbica de propano promovida por cloruro de hierro (III) fotoactivo en condiciones suaves se puede leer en: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscatal.3c02092 .https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscatal.3c02092 .