Zeolita. Fuente: Wikimedia Commons.
El Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politécnica de València (UPV) participan en una investigación para transformar los azúcares en energía mediante el empleo de catalizadores artificiales, como las zeolitas.
Los resultados de este trabajo se publican en el último número de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Existe un interés creciente en el uso de fuentes de carbono renovables para la producción de productos químicos, polímeros y combustibles.
Actualmente, se están explorando numerosas transformaciones químicas de la biomasa en una amplia variedad de productos. En este sentido, una etapa clave en la producción biocombustibles a partir de la biomasa es la isomerización de glucosa a fructosa.
El proceso consiste en la transformación de un azúcar, como la glucosa, en otra molécula similar, como la fructosa, que presenta una reactividad mucho mayor.
En la actualidad, esta reacción de isomerización se lleva a cabo utilizando un catalizador biológico (enzima). No obstante, las enzimas presentan grandes problemas de operatividad (purificaciones previas, pH y temperaturas limitadas, desactivación de la enzima), que evitan o encarecen los procesos de obtención de químicos de alto valor añadido a partir de la biomasa.
Uno de los grandes desafíos actuales es ser capaces de aprender cómo actúan los sistemas biológicos, y ser capaces de diseñar catalizadores más eficientes y estables que mimeticen su comportamiento.
Los resultados de este trabajo se publican en el último número de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Existe un interés creciente en el uso de fuentes de carbono renovables para la producción de productos químicos, polímeros y combustibles.
Actualmente, se están explorando numerosas transformaciones químicas de la biomasa en una amplia variedad de productos. En este sentido, una etapa clave en la producción biocombustibles a partir de la biomasa es la isomerización de glucosa a fructosa.
El proceso consiste en la transformación de un azúcar, como la glucosa, en otra molécula similar, como la fructosa, que presenta una reactividad mucho mayor.
En la actualidad, esta reacción de isomerización se lleva a cabo utilizando un catalizador biológico (enzima). No obstante, las enzimas presentan grandes problemas de operatividad (purificaciones previas, pH y temperaturas limitadas, desactivación de la enzima), que evitan o encarecen los procesos de obtención de químicos de alto valor añadido a partir de la biomasa.
Uno de los grandes desafíos actuales es ser capaces de aprender cómo actúan los sistemas biológicos, y ser capaces de diseñar catalizadores más eficientes y estables que mimeticen su comportamiento.
Mimetizando los catalizadores biológicos
Esto es lo que han conseguido este grupo de investigadores, que han sido capaces de diseñar un catalizador inorgánico con grupos funcionales que son capaces de mimetizar el comportamiento del catalizador biológico.
Manuel Moliner, investigador del CSIC que ha participado en el trabajo, nos explica:
“Lo que hemos conseguido ha sido inducir la isomerización de la glucosa en fructosa en un medio acuoso empleando como catalizador artificial una zeolita hidrófoba que contiene ácidos de Lewis. De este modo, podemos reproducir el proceso biológico en condiciones de temperatura o acidez más extremas”.
“Este procedimiento es muy interesante a nivel industrial, ya que nos permitiría acoplar otras reacciones consecutivas para la producción de productos químicos y combustibles derivados de la biomasa sin dañar el catalizador” añade Moliner.
En la investigación, liderada por el Instituto Tecnológico de California, también participan científicos del Laboratorio Nacional Argonne, la Universidad del Noroeste de Evanston, la Universidad del Estado de Wayne en Detroit, el Instituto Tecnológico de Massachusetts y el Centro para la Ciencia y la Tecnología Catalítica de Delaware.
Esto es lo que han conseguido este grupo de investigadores, que han sido capaces de diseñar un catalizador inorgánico con grupos funcionales que son capaces de mimetizar el comportamiento del catalizador biológico.
Manuel Moliner, investigador del CSIC que ha participado en el trabajo, nos explica:
“Lo que hemos conseguido ha sido inducir la isomerización de la glucosa en fructosa en un medio acuoso empleando como catalizador artificial una zeolita hidrófoba que contiene ácidos de Lewis. De este modo, podemos reproducir el proceso biológico en condiciones de temperatura o acidez más extremas”.
“Este procedimiento es muy interesante a nivel industrial, ya que nos permitiría acoplar otras reacciones consecutivas para la producción de productos químicos y combustibles derivados de la biomasa sin dañar el catalizador” añade Moliner.
En la investigación, liderada por el Instituto Tecnológico de California, también participan científicos del Laboratorio Nacional Argonne, la Universidad del Noroeste de Evanston, la Universidad del Estado de Wayne en Detroit, el Instituto Tecnológico de Massachusetts y el Centro para la Ciencia y la Tecnología Catalítica de Delaware.