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Química Verde: Producción de Plásticos amigables con el medio ambiente

Una nueva forma de sintetizar polímeros, llamada síntesis hidrotermal, se puede utilizar para producir materiales importantes de alto rendimiento de una manera que sea mucho mejor para el medio ambiente. a través de la química verde las toxinas peligrosas que generalmente deben usarse para producir estos polímeros pueden sustituirse por agua.

Muchos materiales que usamos todos los días no son sostenibles. Algunos son dañinos para las plantas o los animales, otros contienen elementos raros que no siempre estarán disponibles tan fácilmente como lo están hoy. Una gran esperanza para el futuro es lograr diferentes propiedades del material mediante el uso de nuevas moléculas orgánicas.

Los materiales orgánicos de alto rendimiento que contienen solo elementos comunes como el carbono, el hidrógeno o el oxígeno podrían resolver nuestro problema de recursos, pero su preparación no suele ser ecológica. A menudo se utilizan sustancias muy tóxicas durante la síntesis de dichos materiales, incluso si el producto final en sí no es tóxico.

En TU Wien se adopta un enfoque diferente: en el grupo de investigación de materiales orgánicos de alto rendimiento, dirigido por la profesora Miriam Unterlass de la Facultad de Química Técnica de TU Wien, se emplea un método sintético completamente diferente. En lugar de aditivos tóxicos, solo se usa agua caliente. Ahora se ha logrado un avance decisivo: se podrían generar dos clases importantes de polímeros utilizando el nuevo proceso, un paso importante hacia la aplicación industrial del nuevo método. Los resultados ya se han publicado en la reconocida revista Angewandte Chemie .

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Alta presión y alta temperatura para aplicar la química Verde.

“Estamos investigando los llamados procesos sintéticos hidrotermales”, dice Miriam Unterlass. “Estamos trabajando a alta presión y alta temperatura en el orden de 17 bares y 200 ° C. Como resultado, en condiciones tan extremas es posible evitar el uso de solventes tóxicos que de otro modo serían necesarios para producir estos polímeros. El término La “química verde” se refiere a aquellos métodos que permiten hacer no solo los productos finales sino también los procesos sintéticos en la industria química más amigables con el medio ambiente.

Ya hace varios años, Miriam Unterlass logró los primeros resultados positivos con esta tecnología. “Tuvimos éxito, por ejemplo, en la producción de tintes orgánicos o poliimidas, plásticos que son indispensables en las industrias de la aviación y la electrónica. Esto también generó un gran interés de la industria”, dice Unterlass. “Pero ahora hemos dado un paso importante: pudimos sintetizar diferentes ejemplos de polímeros de dos clases muy interesantes de plásticos: polibencimidazoles y polímeros de pirron”.

Nuevos procesos de preparación para superplásticos.

Los polibencimidazoles se usan, por ejemplo, hoy en día como membranas en las celdas de combustible, ya que son resistentes a los ácidos incluso a altas temperaturas y también pueden conducir protones. Las fibras de polibencimidazol también se encuentran en la ropa ignífuga, como los trajes protectores de los bomberos. “Eso ya muestra que son súper plásticos reales”, dice Unterlass.

Los polímeros de pirron, por otro lado, tienen propiedades electrónicas particularmente interesantes además de su excelente estabilidad. Por lo tanto, son adecuados para aplicaciones como transistores de efecto de campo o como material de electrodo potente y altamente resistente en baterías.

“El hecho de que estos polímeros se puedan preparar utilizando nuestro proceso hidrotérmico es notable, ya que en condiciones normales las reacciones químicas para generar estos plásticos son sensibles al agua”, dice Miriam Unterlass. “Esto muestra cuán prometedor es nuestro método para una amplia gama de aplicaciones”.

El nuevo método de fabricación para las dos nuevas clases de materiales ya ha sido patentado, con la ayuda de la investigación y el soporte de transferencia de TU Wien. El análisis electroquímico de los productos se realizó en cooperación con el Imperial College de Londres.