Reacciones enzimáticas utilizando CO supercrítico como

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Disolventes orgánicos
‚ Presencia de trazas de
disolventes en los productos.
‚ Complejas secuencias de
purificación a elevadas
temperaturas.
‚ Costes considerables.
‚ Emisión de vapores.
‚ Tóxicos, inflamables,
cancerígenos y/o corrosivos.
‚ Agresivos con el medio
ambiente.
‚ Dan lugar a residuos líquidos.
CO2 supercrítico (CO2-SC)
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Productos exentos de disolventes.
Fácil separación de los productos.
Suaves temperaturas de proceso.
Amplia disponibilidad a bajo
precio.
Densidad y poder disolvente
ajustables.
No inflamable, no corrosivo, no
tóxico, no cancerígeno.
Amigable con el medio ambiente.
No daña la capa de ozono.
No genera residuos líquidos.
Tabla 1. Principales diferencias entre los disolventes
orgánicos y el CO2-SC como medio de reacción
En este contexto, durante 2003
ha desarrollado
un proyecto para el estudio de reacciones
enzimáticas, utilizando dióxido de carbono supercrítico
como medio de reacción y que contó con apoyo del
Ministerio de Ciencia y Tecnología en su convocatoria
PROFIT. La experimentación se realizó utilizando un
reactor supercrítico que
ha diseñado y
construido, haciendo uso de la experiencia del grupo
en diseño de instalaciones a alta presión. Este reactor
puede operar hasta 500 bar y 70 ºC y está equipado
con agitación magnética y ventanas de zafiro que
permiten observar lo que sucede en el interior.
Las últimas tendencias en síntesis química se
orientan hacia la llamada química verde, es
decir, hacia la búsqueda de productos o
procesos que reducen o eliminan el uso o la
producción de sustancias peligrosas.
En este sentido, los fluidos supercríticos
(FSC´s), por sus propiedades, constituyen
una alternativa interesante frente a los
disolventes orgánicos, muy empleados
industrialmente y que presentan numerosos
inconvenientes, (tabla 1).
Dado el éxito de los FSC´s en ciertas
aplicaciones extractivas, en la actualidad se
está investigando en el uso de FSC´s en
reacciones
diversas:
hidrogenación,
polimerización, oxidación, esterificación, etc.
Reactor supercrítico diseñado y construido por
La experimentación se centró en la obtención de ésteres y como reacción de referencia, se eligió la síntesis
de oleato de etilo por sus amplias aplicaciones comerciales (aromatizante, emoliente, excipiente, etc.). Como
catalizador enzimático, se utilizó una lipasa comercial inmovilizada y como reactivos, ácido oleico y etanol.
En cada experimento, el
medio de reacción se
comprimió desde presión
atmosférica
hasta
la
presión de operación.
(1) 85 bar
(2) 90 bar
(3) 98 bar
(4) 99 bar
(5) 100 bar
Evolución del medio de reacción durante la síntesis de oleato de etilo en condiciones supercríticas
Las actividades desarrolladas por
han permitido la concreción de una metodología específica para las
operaciones asociadas a reacciones enzimáticas en medio supercrítico y se ha podido comprobar
experimentalmente la viabilidad de obtener ésteres (por ejemplo, oleato de etilo) en medio supercrítico. Los
experimentos realizados han mostrado asimismo que las enzimas utilizadas no sufren pérdidas de
funcionalidad significativas tras operaciones de compresión/descompresión, por lo que podrían emplearse en
procesos productivos industriales, que implican ciclos similares a los ensayados. La metodología desarrollada
podrá aplicarse en el futuro para la obtención de otras sustancias de interés (ingredientes funcionales,
compuestos aromáticos, etc.).