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Molinos de bolas de oro como catalizadores verdes

Molinos de bolas de oro como catalizadores verdes

Menos residuos, condiciones de reacción suaves y sin disolventes nocivos: solo se necesita una capa muy fina de oro para convertir de forma sostenible alcoholes en aldehídos mediante mecanoquímica.

Lars Borchardt (izquierda) y Maximilian Wohlgemuth esperan hacer más sostenibles los procesos industriales.

La cuba de molienda chapada en oro para molinos de bolas ha demostrado ser una verdadera maravilla en los trabajos de investigación realizados en química inorgánica en la Universidad del Ruhr en Bochum (Alemania): sin disolventes ni productos químicos nocivos para el medio ambiente, el equipo del profesor Lars Borchardt pudo Úselo para convertir alcoholes en aldehídos. La reacción catalítica se produce en la superficie del oro y se desencadena mecánicamente. El cuenco se puede reutilizar varias veces. “Esto abre nuevos horizontes para el uso del oro en catálisis y muestra cómo los materiales tradicionales pueden contribuir a resolver los problemas medioambientales modernos de una manera innovadora”, afirma Borchardt. El equipo informa en la revista Angewandte Chemie el 27 de mayo de 2024.

Los aldehídos son compuestos básicos en la industria química y se utilizan en la fabricación de medicamentos, vitaminas y perfumes. Por tanto, la oxidación selectiva de alcoholes a aldehídos sin reacciones secundarias es de gran importancia. La sobreoxidación ocurre a menudo con muchos métodos convencionales, lo que provoca la formación de subproductos no deseados como ácidos y ésteres carboxílicos. Los métodos tradicionales de oxidación del alcohol a menudo requieren el uso de disolventes y productos químicos nocivos para el medio ambiente. No sólo producen residuos nocivos, sino que también plantean importantes riesgos para la salud de los usuarios. Además, a menudo se utilizan altas temperaturas y presiones que pueden provocar el colapso de sustratos sensibles a la temperatura.

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Vasos reutilizables

En cambio, el equipo de Bochum utiliza la mecanoquímica: los molinos de bolas, normalmente utilizados para moler materiales, se utilizan para llevar a cabo reacciones químicas. El avance decisivo reside en el uso de recipientes de molienda recubiertos con una fina capa de oro de sólo unos pocos nanómetros de espesor. “Como descubrimos que la reacción se produce exclusivamente en la superficie del oro, pudimos limitarnos a las cantidades más pequeñas del metal precioso simplemente recubriendo el recipiente de molienda”, afirma el autor principal Maximilian Wohlgemuth. “Los recipientes también se pueden reutilizar en múltiples reacciones”.

La reacción catalítica ocurre directamente en el molino de bolas, sin el uso de solventes nocivos y en condiciones suaves, manteniendo la integridad de los sustratos y aumentando la eficiencia energética. “Nuestro método produce muchos menos residuos y elimina la costosa producción de complejos moleculares de oro o nanopartículas de oro”, resume Wolgemuth. Esto no sólo hace que el proceso sea más sostenible, sino también más rentable.

Transferible a muchas áreas de la química.

La introducción del oro como catalizador en procesos mecánicos y químicos tiene potencial para utilizarse en muchas áreas de la química. “Nuestros resultados pueden allanar el camino para futuras investigaciones y desarrollos basados ​​en el uso de metales preciosos en procesos respetuosos con el medio ambiente”, afirma Lars Borchardt. “La combinación de alta eficiencia, bajo impacto ambiental y rentabilidad hace de nuestro método un enfoque prometedor para el futuro de la química”.

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