image: An international team including chemists from RUDN University suggested an economically feasible and environmentally friendly method to synthesize surfactants. The new compounds can become an eco-friendly alternative to traditional chemicals used in oil production, skincare products manufacture, and in the pharmaceutical industry to transport drugs to diseased body tissues. view more
Credit: RUDN University
Un equipo internacional de autores, incluidos químicos de RUDN University, propusieron un método económico y ecológico para sintetizar tensoactivos. Los nuevos compuestos podrían reemplazar a los productos químicos tradicionales que se usan en la fabricación de productos para el cuidado de la piel, la producción de petróleo y la administración de medicamentos en los tejidos afectados. El estudio fue publicado en la revista Journal of Molecular Liquids.
Los tensioactivos o surfactantes se utilizan tanto en la industria como en la vida cotidiana: son la base de detergentes, se utilizan como aditivos en materiales de construcción (mezclas de hormigón, cemento, lodos de perforación), se utilizan en lubricantes y para proteger las máquinas de la corrosión. Los tensioactivos más eficaces y respetuosos con el medio ambiente son los "tensioactivos gemini o gemelos", los cuales contienes dos grupos hidrófilos ("que atraen el agua"). Entre ellos, hay tensioactivos "pseudo-gemini", cuyos grupos hidrofílico e hidrofóbico están unidos entre sí. Así, un equipo internacional de químicos junto con colegas de RUDN University sintetizaron nuevos tensioactivos pseudo-gemini y demostraron que sus propiedades no son inferiores a las de los compuestos análogos existentes. Además, el método publicado requiere costos mínimos, ya que las sustancias se obtienen a temperatura ambiente sin usar reactivos costosos.
"El desarrollo de métodos poco costosos para sintetizar tensioactivos gemelos con propiedades eficaces para usarlos en la práctica puede convertirse en un punto de inflexión en la producción de detergentes. Nos hemos centrado tanto en el desarrollo de métodos como en el estudio de las propiedades de los nuevos compuestos", dijo Fedor Zubkov, Doctor en Ciencias Químicas, Profesor del Departamento de Química Orgánica de RUDN University.
Para sintetizar los nuevos compuestos, los químicos utilizaron seis de los ácidos grasos saturados más comunes: cáprico, láurico, mirístico, palmítico, esteárico y oleico. Las aminas sintetizadas a partir de hexametilendiamina y epoxipropileno fueron responsables de la parte hidrofílica de los futuros tensoactivos. Para obtener el surfactante, los químicos disolvieron una amina y uno de los ácidos en una proporción de 1:2 en acetona a temperatura ambiente, y luego evaporaron el solvente. Después de esto quedaron unos líquidos amarillos viscosos, los cuales eran los nuevos tensioactivos. Sus moléculas se formaron como resultado de interacciones electrostáticas entre los átomos de oxígeno de los grupos carboxilo de los ácidos y los grupos amino de las aminas.
En RUDN University se estudió en detalle las propiedades de los compuestos obtenidos. En primer lugar, su capacidad de reducir la tensión superficial de las soluciones y formar micelas. Esta propiedad se utiliza, por ejemplo, en la industria cosmética. Se obtuvieron valores bajos de tensión superficial (hasta 20 Milinewtons por metro) usando los tensoactivos a base de ácido mirístico. Según este indicador, el nuevo compuesto está prácticamente a la par con los tensoactivos que contienen flúor, los cuales se utilizan usualmente en diferentes industrias. Pero a diferencia de ellos, el nuevo surfactante presenta menos riesgos ambientales. Sus enlaces químicos no son tan estables, es biodegradable y, se asume que no se acumulará en el medio ambiente.
Otros parámetros importantes de los tensioactivos son la formación y estabilidad de la espuma. Cinco de los seis nuevos tensioactivos formaron espuma en una solución acuosa y dos de ellos, a base de ácidos láurico y mirístico, produjeron de 3 a 4 veces más volumen de espuma que el volumen de solución inicial. Los tensoactivos a base de ácidos palmítico y esteárico formaron menos espuma, pero fue más estable y duró tres días. Estos y otros parámetros de los nuevos compuestos los hacen prometedores para su uso en la producción de cosméticos, medicina, protección contra la corrosión de objetos de construcción e industriales, así como para mejorar la recuperación de petróleo.
"La síntesis de tensioactivos gemelos es un reto importante de la química moderna. Estos compuestos son un posible sustituto de los tensoactivos monoméricos tradicionales debido a que la química moderna se está transformando en química verde", expresó Fedor Zubkov, Doctor en Ciencias Químicas, Profesor del Departamento de Química Orgánica de RUDN University.
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Journal of Molecular Liquids