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miércoles, 4 de octubre de 2017

VTT divulga sus últimos avances en desarrollo de bioplásticos - FDCA y ácido mucónico



Para muchos expertos, el ácido 2,5-furanodicarboxílico (FDCA) está llamado a revolucionar la industria de los bioplásticos en un futuro cercano. El principal material utilizado en la fabricación de botellas de bebida todavía sigue siendo el PET de procedencia fósil. Se produce a partir de ácido tereftálico crudo (PTA) y etilenglicol (EG). Sin embargo, el FDCA de procedencia renovable puede reemplazar al PTA para obtener PEF, un biopolímero de altas prestaciones. Recientemente, el Blog dedicó una entrada completa al FDCA (véase Biorrefinerías de FDCA). Dicha entrada muestra una lista no exhaustiva de los procesos más importantes desarrollados o en investigación por parte de empresas e instituciones. VTT Technical Research Centre of Finland Ltd está trabajando en uno de ellos y acaba de presentar información muy interesante sobre él.

La semana pasada, en el webinar “Green plastics without the bio-premium: FDCA and muconic acid transforming the industry”, este centro finlandés presentaba su trabajo sobre el derivado del furano antes mencionado y el ácido mucónico, otra plataforma química con potencial para cambiar la industria de los polímeros. El ácido mucónico es precursor de numerosos compuestos como el ácido adípico, el ácido tereftálico, la hexametilendiamina y la caprolactama, entre otros.

VTT comenzó a desarrollar los procesos de producción de estas moléculas a finales de 2012. Obtuvo financiación desde  Tekes (la Agencia Finlandesa de Financiación para la Innovación) para investigar sobre el FDCA en 2014 y sobre el ácido mucónico en 2015. Actualmente, están buscando socios para escalar y comercializar las tecnologías. A continuación, se recogen algunos puntos clave de los desarrollos realizados.

Primer paso
WO/2010/072902: “Conversion of hexuronic acid to hexaric acid”.
Fecha de publicación: 01/07/2010.
Proceso
Oxidación bioquímica de ácido D-galacturónico a ácido meso-galactárico (ácido múcico).
Punto de partida
Las pectinas, una corriente lateral obtenida a partir de la pulpa de la remolacha azucarera y de la piel de cítricos, es rica en ácido galacturónico.
Catalizador
Biocatalizador fúngico modificado genéticamente.
Estado
La eficiencia de conversion es alta y este paso ya ha sido probado a escala piloto (300 l) proporcionando kilogramos de ácido galactárico para el segundo paso de conversión.

Figura 1. Ruta para obtener ácido mucónico desarrollada por VTT (fuente: material del webinar de VTT)


Segundo paso
WO 2015189481 A1: “Method for producing muconic acids and furans from aldaric acids”.
Fecha de publicación: 17/12/2015.
Proceso
- Deshidroxilación catalítica de ácido galactárico en ácido furano carboxílico (FCA) y FDCA o ácido mucónico dependiendo de las condiciones de reacción.
La catálisis puede ser dirigida de forma selectiva hacia la ruta del ácido mucónico o la ruta de los furanos ajustando únicamente la temperatura y el tiempo de reacción (temperaturas entre 90-150ºC dan ácido mucónico y entre 150-300ºC dan FDCA y FCA).
- El método es verde e implica bajos consumos energéticos y producción de residuos.
- Los primeros análisis tecno-económicos y de análisis de ciclo de vida muestran resultados prometedores.
Punto de partida
El ácido aldárico obtenido en el paso previo.
Los ácidos aldáricos son un grupo de azúcares ácidos, donde los grupo hidroxilo terminales de los azúcares ha sido reemplazados por ácidos carboxílicos terminales. La nomenclatura de los ácidos aldáricos está basada en los azúcares de los que proceden. Por ejemplo, la glucosa se oxida dando ácido glucárico y la galactosa a ácido galactárico
Catalizador
Catalizador con metal de transición.
Por ejemplo, Metil-Trioxo-Renio junto con un alcohol ligero como disolvente e hidrógeno como reductor.
Estado de la ruta para furanos
- TRL 5.
- Producción por lotes. Hay desarrollos bajo estudio con el proceso en continuo.
- Las operaciones “downstream” son las más complejas. Pronto estará disponible una solución para conseguir los ésteres de FDCA y FCA puros.
Estado de la ruta para ácido mucónico
- TRL 5.
- La viabilidad depende tanto del disolvente como del rendimiento obtenido.
- Se trata de un proceso simple con buenas bases para el escalado.
- Próximos pasos: mejora de la eficiencia de la reacción y de la reutilización del catalizador, desarrollo de la ruta de aislamiento y decoloración.

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