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NUEVAS ESTRATEGIAS para fabricar polímeros biodegradables

Encontrar una manera económica de fabricar un poliéster utilizando algunos tipos de bacterias comunes para fabricar aplicaciones que van desde productos para empaquetado hasta dispositivos biomédicos son una meta científica desde hace mucho tiempo.  Tales polímeros serían plásticos “verdes”, es decir serían biodegradables.

Geoffrey Coates, profesor de química inorgánica y de química biológica,  en la Universidad de Cornell, Ithaca, N.Y., ha alcanzado parcialmente esta meta descubriendo una ruta química altamente eficiente para la síntesis de polímeros, conocida como poly(beta-hydroxybutyrate) o PHB.  Este es un poliéster termoplástico que se encuentra extensamente en la naturaleza, particularmente en algunas bacterias, donde está en sus depósitos intracelulares como una forma de almacenaje de carbón y de energía.  Pero comparte muchas de las características físicas y mecánicas del polipropileno obtenido por petroquímica, pero con la ventaja de ser biodegradable. 

 

Coates presentó el trabajo de su grupo de investigación con PHB en el primero de dos documentos presentados en la 22  reunión de la Sociedad Americana de Química en New Orleans el paso mes de marzo de 2003.

 

El PHB se produce actualmente con un proceso biológico muy costoso, que implica el uso intensivo de la energía que deriva  de la fermentación del azúcar.  Sin embargo, la ruta química del grupo de Coates, una vez que esté perfeccionada, “va a ser una estrategia competitiva,” creen los investigadores de Cornell. 

 

Para producir el polímero, el proceso primero requiere producir un monómero, en este caso una lactona llamada beta-butyrolactona.  Esta reacciona con un catalizador complejo de cinc, descubierto por Coates en los años 90.

 

El problema enfrentado por el grupo de Coates ha sido que la beta-butyrolactona es una molécula que puede presentar dos imágenes como un espejo, como las manos, izquierda o derecha.  Los polímeros que se han producido tienen una mezcla de formas ambidiestras y tienen características muy pobres.  Los investigadores se han estado centrando en el desarrollo de un catalizador nuevo para la producción de la molécula  orientada deseada de beta-butyrolactona, utilizando un proceso de carbonilación.  El catalizador nuevo, basado en cobalto y  aluminio, facilita la adición de monóxido de carbono al óxido de propileno, un compuesto de anillo muy económico llamado un epóxido.  Y usando la molécula en su  forma comercialmente disponible con óxido del propileno en la reacción, la forma deseada correspondiente de lactona se puede formar rápida y económicamente. 

 

Coates está convencido de que, “sus procesos de carbonilación y de  polimerización son, en nuestra opinión, los mejores.”  Él agrega,… “será una ruta puramente química para obtener un polímero que se encuentra en la naturaleza y que es biodegradable”  Los miembros del grupo de Coates en Cornell implicados en esta investigación incluyen a Yutan Getzler, Lee Rieth y Vinod Kundnani, todos candidatos de Ph.D., y el Doctorado Asociado Joseph Schmidt.  El trabajo fue apoyado por  National Science Foundation, la Fundación de Arnold y de Mabel Beckman, la Fundación de David y de Lucile Packard, el centro de Nanobiotechnology en Cornell y el centro de Cornell para la investigación de los materiales. 

El foco de la investigación del grupo de Coates es el desarrollo de nuevas estrategias sintéticas para producir  polímeros de  estructura definida.  El control de la composición de polímeros, su arquitectura, y su  estereoquímica, así como el peso molecular permiten el control indirecto de las características de los  polímeros vía morfología del polímero.  Sus proyectos de investigación son interdisciplinarios, tratando problemas en la interfaz de la química orgánica, inorgánica, organometálicos, y de polímeros.

Mayor información el el website de la Universidad de Cornell

http://www.chem.cornell.edu