Novel designable and biocompatible solvents: Biodegradability, synthesis and application

Abstract

Hoy en día la sociedad avanza a un ritmo vertiginoso marcado por la incorporación a nuestro día a día de las aplicaciones surgidas de la investigación científica y tecnológica. Sin embargo, la tecnología y sus derivados (por ejemplo, la mayoría de los productos que utilizamos en nuestra vida cotidiana) suponen actualmente un coste que puede llegar a ser crucial para nuestro futuro: el ambiental. En las últimas décadas, esta “tarifa” y sus consecuencias han sido motivo de estudio y, como resultado, la sociedad actual busca un cambio industrial y social hacia la sostenibilidad. La Unión Europea (EU por sus siglas en inglés) juega un papel crucial en esta transformación mediante sus capacidades tanto legislativas como financieras para promover novedosas investigaciones o incluso el inicio de la “revolución verde” en la industria europea. En este contexto, si se analizan los datos oficiales de la Agencia Medioambiental Europea (EEA por sus siglas en inglés) puede concluirse que uno de los sectores industriales con más impacto y mayor capacidad de mejora es el perteneciente a la “Industria Química”. Existen estudios que abordan las causas del gran impacto ambiental de estos procesos productivos. Por ejemplo, la industria farmacéutica resulta ser una de las menos eficientes ambientalmente (generan más Kg de residuos por Kg de producto final) y esto se ha relacionado con reacciones químicas que no utilizan catalizadores o al uso generalizado de disolventes orgánicos volátiles. De hecho. los disolventes (orgánicos volátiles) convencionales son ampliamente utilizados en la industria y su reemplazo por otros químicos más reutilizables y con menor impacto ambiental puede ser decisivo para que la industria química pueda evolucionar hacia la sostenibilidad. En este escenario, los líquidos iónicos (ILs por sus siglas en inglés) aparecieron como una alternativa prometedora para sustituir estos disolventes e incluso una oportunidad para el diseño racional de procesos productivos más eficientes. La comunidad científica reconoce que la primera definición de un IL fue dada por el Dr. Paul Walden en 1914: sal cuyo punto de fusión es igual o menor a 100 ºC. Desde entonces los ILs han sido ampliamente estudiados y, debido a la complejidad y gran variedad de estos compuestos, dar una definición específica hoy en día es una tarea no sólo compleja, sino que también controvertida. En cualquier caso, es este criterio (100 ºC) el que actualmente se emplea para discernir si un material puramente iónico es o no es un IL. Cuando en los años 90 se propuso el uso de estas sales líquidas para (i) desarrollar nuevos procesos en el marco de la “química verde” (Green Chemistry en inglés) y más en particular para (ii) substituir disolventes orgánicos tradicionales, se produjo un aumento exponencial en el número de trabajos abordando el estudio de estas sustancias. Como resultado, estos disolventes son conocidos hoy en día por su gran versatilidad y aplicabilidad en diversos campos. De hecho, la capacidad de modificar fácilmente las propiedades físico-químicas del IL final mediante un diseño racional del disolvente es probablemente su característica más provechosa. Esta propiedad se denomina tuneabilidad (tunability en inglés) y viene dada por la naturaleza dual de estas sustancias (catiónica y aniónica), la cual permite seleccionar los iones más adecuados para obtener el IL con el mejor rendimiento en la aplicación objetivo. Cabe resaltar que, en este sentido, existe un número inabarcable de posibles combinaciones de iones. Actualmente se ha descrito un gran número de aplicaciones para los ILs, siendo algunas de las más relevantes su uso como disolventes, catalizadores, disolventes catalíticos, electrolitos, modificadores de materiales, lubricantes, agentes rompedores de azeótropos o incluso como combustibles para viajes espaciales (...)