26 Jun 2019
Lignina: un poliol natural y renovable como alternativa a los polioles de origen fósil
La preocupación generalizada por la sostenibilidad y el medioambiente exige nuevas alternativas eficientes para transformar materias primas renovables, biomasa, en bio-productos de alto valor añadido [1] mediante el concepto de biorrefinería [2].
La biomasa lignocelulósica, proveniente principalmente del sector agrario y forestal, es de especial interés por su abundancia y por estar constituida fundamentalmente por tres polímeros, celulosa, hemicelulosa y lignina, de gran importancia industrial y que pueden derivar un sinfín de bio-productos. Los dos primeros son polisacáridos bien aprovechados en la actualidad, pero el uso de la lignina, el polímero aromático natural más abundante en la tierra, se limita actualmente a la producción energía y solamente entre un 1-2% se emplea para generar bio-productos [3].
Sin embargo, la lignina es un poliol natural y renovable que podría sustituir total o parcialmente a los polioles derivados del petróleo, con un inmenso campo de aplicaciones como es en la fabricación de poliuretanos cuyo mercado previsto para 2021 es de $74 billones. No obstante, el mayor impedimento para usar la lignina directamente como poliol radica en la baja reactividad de sus grupos hidroxilo que están estéricamente impedidos, es decir, poco accesibles.
Existen fundamentalmente dos alternativas para aumentar su reactividad: 1) despolimerización, para obtener compuestos fenólicos de menor peso molecular [4], y 2) funcionalización, mediante reacción por apertura de anillo [5]. Pero ambas están penalizadas por las duras condiciones de reacción en lo que respecta a presión y temperatura, lo que frena su implantación a nivel industrial. Por lo tanto, el desarrollo de nuevos procesos para fabricar polioles derivados de lignina (PDL) con mayor reactividad en condiciones suaves de reacción es crucial para impulsar su uso industrial.
Por ello, la plataforma de Química Sostenible de Tecnalia Research & Innovation, ha desarrollado y patentado un novedoso proceso para obtener PDL “a la carta”, de peso molecular y funcionalidad controlada, mediante polimerización de apertura de anillo con oxiranos a presión y temperatura atmosféricas, proceso que se espera permita facilitar el camino para su empleo como componente bio en multitud de aplicaciones [6].
[1] D.M. Alonso, S.G. Wettstein, J.A. Dumesic, Chem. Soc. Rev., 2012, 41, 8075.
[2] R. Deutschmann, R.F.H. Dekker, Biotechnol. Adv., 2012, 30, 1627.
[3] A.J. Raguskas, G.T. Beckham, M.J. Biddy, R. Chandra, F. Chen, M.F. Davis, B.H. Davison, R.A. Dixon, P.K. Gilna, M.P. Langan, A.K. Naskar, J.N. Saddler, T.J. Tschaplinski, G.A. Tuskan, C.E. Wyman Science, 2014, 344, 709.
[4] N. Mahmood, Z. Yuan, J. Schmidt, M. Tymchyshyn, C. Xu, Green Chem., 2016, 18, 2385.
[5] Y. Sun, L. Yang, X. Luc, C. He, J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 3699.
[6] J.R. Ochoa-Gomez, J. Perez-Arce, B. Maestro-Marduga, E.J. Garcia-Suarez, application number P4873EP00, nov. 2018.
Dr. Eduardo J. Garcia-Suarez
Dr. Jose Ramón Ochoa-Gomez
Dra. Soraya Prieto Fernández
Plataforma de Química Sostenible. Área de Materiales y Procesos
TECNALIA Research & Innovation
