Un chimico della RUDN University ha trovato un modo ecologico per ottenere esteri dell'acido levulinico utilizzato come additivo per combustibili per la sintesi chimica. Insieme ai colleghi francesi, Grecia e Spagna, ottenne questi esteri da alcoli furfurilici e alifatici e usò carbone attivo come catalizzatore sotto esposizione a microonde. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Catalisi Molecolare .

Gli esteri dell'acido levulinico sono usati come plastificanti. Si tratta di sostanze che vengono introdotte nella composizione dei materiali polimerici al fine di conferire o aumentare elasticità o plasticità. Il modo convenzionale per ottenere questi esteri, cioè per interazione diretta con alcoli, è considerato costoso a causa dell'alto costo della sostanza originale, acido levulinico.

C'è un'opzione più economica:sostituirlo con alcool furfurilico, che si forma durante la lavorazione della biomassa. Ma questo metodo richiede l'uso di catalizzatori contenenti metalli tossici o acidi forti che devono poi essere smaltiti in modo speciale. Il professor Rafael Luque della RUDN University ei suoi colleghi hanno proposto di utilizzare carbone attivo disponibile in commercio e rispettoso dell'ambiente come catalizzatore. Però, da solo non può fornire un'attività sufficiente, così i chimici combinarono la catalisi del carbone attivo con l'attivazione a microonde.

"Le microonde hanno applicazioni interessanti nell'industria, ma non sono ampiamente applicati nell'industria chimica. Il problema è legato alla bassa permeabilità delle microonde per le quali iniziano ad essere implementati processi a flusso continuo per tali applicazioni ed esigenze, "dice Rafael Luque

I ricercatori hanno aggiunto carbone attivo ai reagenti e hanno messo la miscela in un reattore a microonde, dove veniva continuamente mescolato. L'analisi quantitativa dei prodotti della catalisi è stata condotta mediante gascromatografia, e la sostanza ottenuta è stata determinata mediante gascromatografia-spettrometria di massa.

Si è scoperto che in condizioni ottimali, la resa in estere metilico era del 78 percento in cinque minuti, che è paragonabile all'uso dei tradizionali catalizzatori contenenti metalli. Luque e i suoi colleghi hanno anche ottenuto esteri con etile, n-propile, isopropilico, e alcoli n-butilici. Con queste sostanze, se l'alcol furfurilico è stato utilizzato e completamente esaurito, la resa in esteri era inferiore rispetto a quando si usava l'alcol metilico. Ma i chimici suggeriscono che anche queste reazioni possono essere migliorate per ottenere rese di prodotto ottimali.

Il metodo proposto apre la possibilità di ottenere preziose sostanze organiche utilizzando un approccio di "chimica verde" dai prodotti della lavorazione della biomassa, e ha un potenziale per l'applicazione industriale perché utilizza carbone attivo come catalizzatore, che è poco costoso e disponibile in commercio in grandi volumi.

Per comprendere meglio il meccanismo di reazione dell'alcol furfurilico con gli alcoli nella formazione degli esteri, i chimici hanno cercato di rilevare composti intermedi mediante gascromatografia-spettrometria di massa. Ma i risultati suggeriscono che il meccanismo di reazione è più complesso del previsto.