Amb un consum de 200 milions de tones en el planeta, el plàstic és la tercera aplicació del petroli més usada en el món. En la seua forma més habitual (PET o polietilen-tereftalato), prové de fonts no renovable (petroli), és contaminant i no biodegradable. Com a alternativa als plàstics que s'obtenen a partir de fonts fòssils, actualment existeix molt interés en el desenvolupament de bioplàstics, que són polímers que s'obtenen a partir de matèries primeres naturals renovables.

L'àcid 2,5-furanodicarboxílico (FDCA) és un dels 12 compostos químics principals d'alt valor afegit segons es recull de la llista elaborada pel Departament d'Energia dels Estats Units. En els últims anys, el FDCA ha sigut objecte de creixent atenció per la seua aplicació a diversos sectors, particularment per la possibilitat de substituir a l'àcid tereftàlic (PTA) derivat de fonts fòssils en la síntesi de polímers útils, com el PET. El FDCA pot ser usat en un ampli ventall d'aplicacions que inclouen productes químics verds i biopolímers. Una de les seues aplicacions més importants és l'obtenció de polietilen-furandicarboxilato (*PEF), un bioplàstic amb propietats superiors a les que presenta el PET i amb millors capacitats de reciclatge.

Tenint en compte tot l'anterior, el nostre projecte té com a objectiu l'obtenció eficient de FDCA, a través d'un procés catalític que implica l'obtenció d'oxigen singlete. La nostra estratègia consisteix en l'oxidació del 5-hidroxometil furfural (HMF) per a l'obtenció directa de FDCA. El HMF és una molècula que es pot obtindre abundantment a partir de la molècula de fructosa, és a dir, una font totalment renovable. Per a l'oxidació de HMF per a produir FDCA, és necessari que l'agent oxidant siga oxigen singlete. Atés que en la naturalesa la molècula d'oxigen en el seu estat fonamental és triplet, la seua excitació a ‘singlete' requereix d'un catalitzador fotoquímic. En el nostre grup d'investigació hem obtingut recentment un fotocatalitzador que és molt eficaç en la generació d'oxigen singlete a través de la radiació amb llum visible de dissolucions que continguen oxigen dissolt.(V. Martinez-Agramunt and E. Peris, Inorg. Chem., 2019, 58, 11836-11842.) La utilització d'aquest fotocatalitzador ens va permetre descriure el seu comportament en un elevat nombre de transformacions de productes orgànics. Aquest fotocatalitzador consisteix en una caixa molecular composta per una sèrie de lligams orgànics connectats a quatre àtoms de pal·ladi en estat d'oxidació +2. La presència d'una cavitat en aquesta estructura supramolecular, ens va permetre encapsular una molècula de fulereno en el seu interior. Atés que és ben coneguda la capacitat del fulereno per a produir processos d'intercanvi d'espín a través d'estimulacions lluminoses, nosaltres utilitzem les nostres caixes ‘farcides de fulereno', per a la transformació d'oxigen triplet en oxigen singlete. Una vegada produïda l'oxigen singlete, aquest pot utilitzar-se per a un gran nombre d'oxidacions de molècules, que d'una altra forma no es podrien oxidar.

 

Cronograma:

Inici: Gener de 2021. Finalització: Desembre de 2030