Investigan un compuesto químico derivado de cultivos agrícolas, el furfural, como alternativa sostenible

La Química sostenible o Química Verde está orientada hacia el diseño de procesos químicos que reduzcan o eliminen la generación de residuos y que originen productos eficaces pero sin toxicidad, siento éstos algunos de sus principios. En dicho contexto, resulta muy elevado el interés por el uso de materias primas renovables, como la biomasa –sustancias orgánicas obtenidas a través de la fotosíntesis que son potencialmente útiles como fuente de energía–, como alternativa a otras de origen fósil como el petróleo, el carbón o el gas natural, altamente contaminantes.

Ello ha impulsado también la búsqueda de sustancias que aceleran o retardan las acciones químicas sin participar en ellas, conocidas como catalizadores, que deben ser selectivos y reutilizables, como los catalizadores sólidos. Su uso facilitaría la transformación de los hidratos de carbono presentes en la composición de la lignocelulosa, el principal componente de la pared celular de las plantas y hasta el momento la fuente de carbono renovable más prometedora para solucionar los problemas actuales de energía, en biocombustibles y productos químicos de alto valor añadido. Uno de estos productos es el furfural, compuesto químico industrial derivado de cultivos agrícolas como el maíz o la avena (entre otros) obtenido industrialmente por deshidratación de azúcares C5 con ácidos minerales líquidos, que ha sido identificado como una de las plataformas químicas derivadas de la biomasa con mayor potencial.

El estudio, «Furfural: a renewable and versatile platform molecule for the synthesis of chemicals and fuels«, de los investigadores P. Maireles-Torres, R. Mariscal, M. Ojeda, I. Sádaba y M. López, ha sido publicado en la revista científica Energy and Environmental Science con un alto factor de impacto. Esta revisión no sólo expone de forma exhaustiva la situación actual de las principales rutas de conversión del furfural, sino que también indica las limitaciones a solventar que están impulsando las investigaciones actuales. Como explica el doctor Maireles-Torres, «el estudio describe las transformaciones catalíticas más relevantes que permiten la transformación del furfural, producto catalogado como molécula plataforma por ser un intermedio químico con un amplio espectro de aplicaciones en la denominada biorrefinería lignocelulósica. El concepto de biorrefinería es análogo al de la refinería tradicional con la diferenciación del uso de biomasa como materia prima en lugar de petróleo. En esta instalación industrial se puede procesar de manera integral y sostenible cualquier tipo de biomasa y obtener diversos tipos de biocombustibles, productos químicos renovables y energía, además de la producción de alimentos.

Aunque muchas de estas tecnologías se encuentran implantadas a nivel industrial, en otros casos se trata de productos que aún no se han comercializado, aunque cuentan con un gran potencial para poder sustituir a otros derivados de materias primas de origen fósil. Las biorrefinerías basadas en el furfural exigen grandes inversiones y todavía presentan riesgos tecnológicos. Su futura viabilidad depende en gran medida de los incentivos presentes y futuros, por lo que son necesarias políticas estables a largo plazo que contemplen el uso de la biomasa para asegurar la viabilidad de las prácticas. Como indica el investigador Maireles-Torres, “es concebible que a largo plazo las biorrefinerías sean una opción claramente competitiva, más aun teniendo en cuenta que las reservas de petróleo irán disminuyendo y trayendo consigo precios elevados”.

La transición hacia una Química Verde lleva siendo investigada desde 2004 en el Departamento de Química Inorgánica, Cristalografía y Mineralogía de la Universidad de Málaga. El grupo de investigación, dirigido por Pedro J. Maireles-Torres, inició sus estudios sobre la temática con el proceso de producción de biodiesel mediante el uso de catalizadores sólidos como alternativa al proceso industrial convencional que emplea compuestos básicos disueltos en metanol. Dichas investigaciones fueron realizadas en colaboración con grupos del Instituto de Catálisis y Petroquímica (CSIC, Madrid), del cual es unidad asociada, y de la Escuela Superior de Ingeniería de Bilbao. En la actualidad se está realizando la transferencia tecnológica al sector industrial en colaboración con diferentes empresas.

1189. Maireles-Torres, R. Mariscal, M. Ojeda, I. Sádaba y M. López. «Furfural: a renewable and versatile platform molecule for the synthesis of chemicals and fuels», Energy and Environmental Science, 2016, 9, 1144-1189. Disponible en línea: https://doi.org/10.1039/C5EE02666K