La Universitat Jaume I (UJI) ha introduït un enfocament innovador per transformar biomassa en productes químics d'alt valor, com el polietilè furanoat (PEF), un polièster renovable. Aquesta iniciativa busca reduir la dependència de plàstics derivats del petroli i promoure processos més sostenibles en la indústria química. El projecte, liderat pel doctor Mattia Annatelli amb una beca postdoctoral Marie Skłodowska-Curie, pretén desenvolupar un mètode "one pot" per sintetitzar àcid 2,5-furandicarboxílic (FDCA) a partir de sucres i polisacàrids, millorant l'eficiència i reduint residus. Amb l'ús de xarxes metal·loorgàniques i dissolvents alternatius, es busca facilitar la producció de plàstics sostenibles i fomentar una economia circular respectuosa amb el medi ambient.
El uso generalizado de plásticos no biodegradables, derivados de polímeros obtenidos del petróleo, se ha convertido en uno de los principales retos ambientales de nuestra era. Esta situación contribuye significativamente a la contaminación y al deterioro de los ecosistemas. En respuesta a este desafío, surge una alternativa innovadora y sostenible: el PEF (polietileno furanoato), un poliéster renovable que se obtiene a partir de biomasa vegetal.
El PEF se produce a partir del ácido 2,5-furandicarboxílico (FDCA) y etilenglicol, ambos derivados de materias primas renovables como azúcares vegetales (fructosa o glucosa). Esto abre la puerta al desarrollo de un polímero completamente basado en recursos renovables. Con su implementación, no solo se reduce la dependencia de recursos fósiles, sino que también se posiciona la química sostenible como un elemento clave en la transición hacia una economía más circular y respetuosa con el medio ambiente.
Para avanzar en la mejora de los procesos para obtener FDCA, el doctor Mattia Annatelli se ha unido a la Universidad Jaume I de Castellón, específicamente en el Departamento de Química Inorgánica y Orgánica. Este entorno reúne grupos de investigación destacados en química sostenible, supramolecular y catálisis, gracias a una beca postdoctoral Marie Sk?odowska-Curie otorgada por la Unión Europea. Su objetivo es desarrollar un método innovador «one pot» —en un solo recipiente— que permita sintetizar FDCA directamente a partir de azúcares y polisacáridos, materias primas económicas, renovables y ampliamente disponibles.
Este enfoque simplifica el proceso, minimiza residuos y acerca la producción de plásticos sostenibles a una aplicación real a gran escala. De esta manera, se contribuye a una química más limpia y accesible para la sociedad.
Con el proyecto SynCell, Annatelli busca emular la capacidad natural para producir compuestos químicos dentro de sus propias «fábricas»: las células. En estos sistemas naturales se llevan a cabo transformaciones químicas complejas de manera eficiente, sin necesidad de etapas intermedias de separación o purificación y bajo condiciones suaves que respetan el entorno.
Inspirado por este modelo natural, SynCell pretende reproducir estos procesos para transformar residuos celulósicos y azúcares en productos químicos de alto valor añadido, como el FDCA. Para lograrlo, el proyecto requiere un enfoque multidisciplinario que abarca catálisis, ciencia de materiales, biotecnología e ingeniería química, centrándose claramente en la química verde y la sostenibilidad.
El sistema integrado utilizará redes metal-orgánicas (MOFs), que presentan ventajas significativas como estructuras ordenadas, poros ajustables y distribución uniforme de metales activos. Estos elementos han situado la química reticular entre los desarrollos más influyentes en la química moderna. El objetivo es desarrollar un método innovador basado en una cascada de catalizadores utilizando estos materiales; cada producto generado alimentará la siguiente reacción. Así se elimina la necesidad de aislamientos intermedios y se mejora tanto la eficiencia como la selectividad del proceso.
Además, el sistema permitirá el uso de líquidos iónicos (ILs) y disolventes eutécticos profundos (DES) como medios alternativos para disolver eficazmente glucosa y polisacáridos. Estos disolventes no solo facilitan la disolución sino que también mejoran el rendimiento catalítico al crear un entorno reactivo más eficiente. En conjunto, este enfoque allana el camino hacia tecnologías más ecológicas y sostenibles al favorecer transformaciones complejas en un solo paso.
El impacto científico del proyecto SynCell radica en su enfoque innovador para transformar biomasa en productos químicos valiosos priorizando recursos renovables sobre petroquímicos. Esta estrategia promueve procesos más sostenibles dentro de la industria química y puede hacer que las biorrefinerías sean económicamente autónomas al reducir su dependencia de materias primas fósiles importadas. A su vez, esto puede fortalecer las economías locales generando nuevas fuentes de ingresos y fomentando empleos verdes.
Bajo la supervisión del profesor Eduardo García-Verdugo —experto en síntesis de líquidos iónicos— y Francisco García-Cirujano —especialista en catálisis basada en MOFs— Annatelli desarrolla su trabajo investigativo. También realizará una estancia en la Universidad de Murcia bajo la tutela del profesor P. Lozano para enriquecer su experiencia en biocatálisis.
El proyecto contempla actividades divulgativas destinadas a comunicar resultados tanto a la ciudadanía como a la comunidad académica e industrial, reforzando así el impacto científico y social del trabajo realizado.
Mattia Annatelli cuenta con una licenciatura (2016) y máster (2019) en Química y Tecnologías Sostenibles por la Universidad Ca’ Foscari de Venecia. Recientemente defendió su tesis doctoral en Ciencias Ambientales bajo la dirección del profesor Fabio Aricò. Su experiencia previa le permitirá mejorar las capacidades del personal investigador del UJI en este ámbito e impulsar nuevas vías sostenibles para la producción química.
El proyecto «Producción eficiente de celdas sintéticas FDCA mediante un proceso catalítico integrado en un solo recipiente» ha sido financiado por la Unión Europea mediante una beca postdoctoral Acciones Marie Sk?odowska-Curie del programa Horizon TMA. Estas ayudas buscan fomentar el potencial creativo e innovador del personal investigador con doctorado que desee adquirir nuevas competencias mediante formación avanzada e internacionalización.
El PEF (polietilè furanoat) és un polièster renovable obtingut a partir de biomassa vegetal. És important perquè representa una alternativa sostenible als plàstics no biodegradables derivats del petroli, ajudant a reduir la contaminació i promovent una economia més circular.
El PEF es produeix a partir de l’àcid 2,5-furandicarboxílic (FDCA) i d’etilenglicol, ambdós derivats de matèries primeres renovables com els sucres vegetals. Això permet obtenir un polímer 100% basat en recursos renovables.
El projecte SynCell busca emular la capacitat natural de produir compostos químics per transformar residus cel·lulòsics i sucres en productes químics d’alt valor afegit, com el FDCA, mitjançant processos més sostenibles i eficients.
Els MOFs (xarxes metal·loorgàniques) ofereixen una estructura ordenada i porus ajustables, millorant l’eficiència i selectivitat dels processos químics. Són clau per al desenvolupament d'un mètode innovador que redueix la necessitat d’aïllaments intermedis.
El projecte contribuirà a la sostenibilitat ambiental mitjançant l’ús de recursos renovables en lloc de petroquímics, així com reduint residus i millorant l’eficiència dels processos químics, tot això amb un enfocament en la química verda.
Mattia Annatelli és llicenciat i màster en Química i Tecnologies Sostenibles per la Universitat Ca’ Foscari de Venècia. Recentment ha defensat la seva tesi doctoral en Ciències Ambientals, aportant experiència en processos de biorefineria i conversió sostenible de biomassa.
El projecte ha estat subvencionat per la Unió Europea amb una beca postdoctoral Accions Marie Sk?odowska-Curie, que fomenta el potencial creatiu i innovador del personal investigador amb doctorat.