Aprovechar las microondas para convertir biomasa en azúcares útiles
El calentamiento selectivo del catalizador por un flujo de microondas aumenta la eficacia de la hidrólisis de la celobiosa
Imagen ilustrativa
Investigadores de la Kyushu University han desarrollado un dispositivo que combina un catalizador y una reacción de flujo continuo de microondas para convertir de manera eficiente polisacáridos complejos en monosacáridos simples.
En el dispositivo, una solución de celobiosa pasa a través de un catalizador sólido de carbono sulfonado calentado por microondas que acelera la hidrólisis de la celobiosa en el monosacárido glucosa. Sus resultados fueron publicados en la revista ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Los polisacáridos de biomasa, azúcares complejos de cadena larga abundantes en la naturaleza, tienen un potencial significativo como recursos sostenibles debido a su capacidad para convertirse en azúcares simples para su uso en alimentos, productos farmacéuticos y síntesis química.
La hidrólisis es un proceso clave para descomponer estos azúcares complejos, pero generalmente depende de la eficiencia de los catalizadores. Los catalizadores de ácidos sólidos son los preferidos por ser reciclables, pero su aplicación efectiva requiere altas temperaturas. Para abordar esta limitación, se aprovecharon las propiedades de un flujo de microondas para crear un campo de reacción localizado de alta temperatura (100- 140 ªC) en el catalizador sólido, mientras se mantenía una temperatura general del sistema más baja.
Las microondas crean campos electricos y magnéticos que pueden calentar materiales específicos en el sistema de flujo. La acción separada de los campos eléctricos y magnéticos de las microondas es clave para la eficiencia del sistema, ya que el campo eléctrico provoca el calentamiento de materiales dipolares como el agua y, mientras que el campo magnético induce el calentamiento de materiales conductores como metales y carbono. De este modo, las microondas calientan simultáneamente la solución líquida y el catalizador sólido. Este mecanismo de calentamiento dual mejoró significativamente la actividad catalítica y el rendimiento del sistema.
El sistema mostró su eficacia al usar celobiosa como ejemplo de sustrato, logrando convertirla en glucosa bajo condiciones controladas. Además de este logro, los investigadores ven un gran potencial en esta tecnología para aplicarla a otras formas de conversión de biomasa y síntesis química, lo que podría impulsar el desarrollo de una industria química más sostenible y respetuosa con el medio ambiente, basada en energías renovables.