La reciente investigación sobre la carbonilación del dimetoximetano (DMM) ha revelado avances significativos en la producción de monómeros para plásticos degradables, como el ácido glicólico. Este proceso, catalizado por el zeolito ZEO-1, se presenta como una alternativa sostenible y no basada en metales, lo que marca un hito en la búsqueda de métodos más ecológicos en la industria química.
Producción sostenible de plásticos degradables
El DMM puede ser transformado en metil metoxiacetato y metil formiato, dos productos químicos clave que contienen carbono. Este proceso se lleva a cabo utilizando un catalizador heterogéneo, logrando una selectividad cercana al 100% en ambas reacciones. El metil metoxiacetato, obtenido a través de la carbonilación del DMM, se puede convertir fácilmente en ácido glicólico, metil glicolato y monoetilenglicol, que son compuestos fundamentales en la elaboración de plásticos biodegradables.
Estos plásticos, como el ácido poliglicólico, ofrecen propiedades destacadas como alta resistencia a la tracción, resistencia al impacto y excelentes características barrera. Su potencial uso en ámbitos cotidianos, médicos e industriales es considerable, especialmente en un momento de creciente preocupación por la protección del medio ambiente.
La carbonilación del DMM representa actualmente la única ruta catalizada por zeolitos y no basada en metales para la producción de metil metoxiacetato. La identificación de nuevos catalizadores de zeolito y una comprensión profunda del mecanismo de reacción son cruciales para el desarrollo de esta tecnología.
Recientemente, el Dr. Liang Qi y el profesor Zhongmin Liu, del Instituto de Física Química de Dalian, en la Academia China de Ciencias, publicaron un estudio sobre el uso del innovador zeolito de poro extra grande ZEO-1 en la carbonilación y la desproporcionación del DMM. Se ha demostrado que ZEO-1 exhibe una alta actividad, selectividad y estabilidad en la carbonilación del DMM, además de una notable actividad en la desproporcionación. Estos hallazgos se han publicado en el Chinese Journal of Catalysis.
En comparación con el zeolito FAU, que había sido considerado el mejor catalizador para la carbonilación del DMM, ZEO-1 ha demostrado una mayor selectividad y estabilidad. Experimentos cinéticos han mostrado que la formación de metil metoxiacetato depende linealmente de la presión parcial de CO, pero de manera negativa de la presión parcial del DMM, mientras que la formación de metil formiato presenta una dependencia opuesta.
Los experimentos de espectroscopía infrarroja en situ han permitido observar la evolución de los intermediarios de reacción. Con la introducción de CO y DMM, se han observado picos de acilo similares en ZEO-1 y FAU, lo que indica propiedades superficiales comparables. Sin embargo, la densidad del intermediario de acilo de carbonilación en ZEO-1 es inferior a la de FAU, lo que sugiere diferencias en su comportamiento catalítico.
Además, los resultados del análisis de difusión indican que el n-pentano se difunde más rápido en ZEO-1, lo que implica que este zeolito presenta mejores propiedades de difusión, permitiendo que el metil metoxiacetato se escape más rápidamente y, por lo tanto, se mejore la actividad de reacción. Se han propuesto mecanismos de carbonilación y desproporcionación del DMM en diferentes sitios de ZEO-1, basándose en resultados de reacción, experimentos cinéticos y espectroscopía infrarroja en situ.
Este trabajo proporciona una comprensión más profunda de la carbonilación del DMM catalizada por zeolitos y contribuye al desarrollo de catalizadores novedosos y eficientes, lo que podría tener un impacto significativo en la industria de los plásticos biodegradables.
