Investigadores desenvolvem método para fabricar plásticos e fármacos apenas com ar e sem catalisadores poluentes

Investigadores do Instituto de Tecnologia Química (CSIC-UPV) conseguem realizar a epoxidação de alcenos - reação fundamental na indústria química - sem metais pesados nem solventes tóxicos. O novo método permite produzir epóxidos a partir de oxigénio ou ar, com alta eficiência, custos mais baixos e maior sustentabilidade.

Uma equipa do Instituto de Tecnologia Química (ITQ), centro misto do CSIC e da Universidade Politécnica de Valência, desenvolveu um método inovador para realizar a epoxidação de alcenos sem catalisadores e solventes tóxicos. A reação, essencial na fabricação de plásticos, detergentes e produtos farmacêuticos, é realizada exclusivamente com oxigénio ou ar, o que representa uma alternativa mais segura, económica e respeitosa com o meio ambiente. A descoberta foi patenteada e publicada na revista 'Nature Communications'.

A epoxidação de alcenos consiste na transformação de uma molécula orgânica (alqueno) num epóxido, um composto altamente reativo que serve de base na produção de resinas epóxi, lubrificantes, fármacos, fragrâncias e outros produtos químicos de ampla utilização industrial. Até agora, essa reação exigia o uso de peróxido de hidrogénio e catalisadores metálicos, como titânio ou vanádio. A nova abordagem, desenvolvida pelo grupo de Catálise para Reações Orgânicas Sustentáveis do ITQ, evita completamente o uso de metais e solventes e obtém níveis de rendimento e seletividade química de até 90%.

O método permite executar a reação em condições variáveis: com ar a pressões moderadas (3–5 bar), por contacto direto com o ar à temperatura ambiente ou aplicando oxigénio a temperaturas entre 100 e 200 °C. Estas condições permitem realizar o processo mesmo em matraços abertos ao ar, o que simplifica a operação e amplia as possibilidades de produção. Segundo explicaram os investigadores, o mecanismo baseia-se na formação de radicais no líquido que ativam o oxigénio do ar, gerando superóxidos que desencadeiam a transformação química para o epóxido desejado.

A equipa salientou que, além de eliminar compostos perigosos como a água oxigenada, o novo sistema pode reduzir os custos de produção em mais de 50%. Judit Oliver, investigadora do CSIC e coautora do estudo, destacou que a tecnologia oferece uma solução industrialmente escalável, adaptável a diferentes tipos de alcenos, incluindo os derivados da biomassa.

Este avanço também facilita a integração da epoxidação em processos de síntese 'one-pot', ou seja, numa única etapa e num único reator, sem necessidade de isolar produtos intermediários. Segundo Susi Hervàs Arnandis, autora principal do trabalho no âmbito da sua tese de doutoramento, isso permite simplificar as instalações, reduzir materiais e encurtar os tempos de produção.

Além da sua viabilidade industrial, o novo processo representa uma melhoria significativa em termos de segurança. "A água oxigenada é um composto corrosivo e potencialmente explosivo. Ao substituí-la por ar, eliminam-se riscos e barateiam-se os sistemas de reação", explicou Antonio Leyva Pérez, investigador do CSIC e codiretor do estudo juntamente com Judit Oliver.

A investigação contou também com a participação de Francisco Garnes Portolés e Silvia Rodríguez Nuévalos, e os seus resultados estão protegidos por patente. Este trabalho abre novas possibilidades para a produção de epóxidos de forma mais limpa e eficiente, estabelecendo as bases para uma mudança estrutural nos processos químicos de inúmeras indústrias.