En un avance notable en la intersección de la química y la sostenibilidad, investigadores han desarrollado un método para convertir el metano —el componente más simple y abundante del gas natural— directamente en compuestos químicos complejos utilizados en productos farmacéuticos y otros productos de alto valor.
Este trabajo desafía las suposiciones arraigadas sobre la baja reactividad del metano y abre la puerta a una economía química más circular que aprovecha mejor los recursos naturales de la Tierra.
REIMAGINANDO EL GAS NATURAL
Durante décadas, el metano se ha valorado principalmente como combustible para la generación de calor y energía. Sin embargo, su combustión libera gases de efecto invernadero, lo que contribuye al cambio climático.
Hasta ahora, transformar el metano en sustancias químicas útiles ha sido extremadamente difícil debido a sus fuertes enlaces moleculares que lo hacen muy poco reactivo.
Un equipo de investigación dirigido por Martín Fañanás en el Centro de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares (CiQUS) superó este desafío mediante el diseño de un catalizador a base de hierro que activa el metano mediante luz visible.
Al hacerlo, pueden unir fragmentos moleculares funcionales que sirven como mangos químicos para construir estructuras más complejas.
UN CATALIZADOR
La clave de este avance reside en un catalizador supramolecular cuidadosamente diseñado, construido alrededor de un centro de hierro estabilizado en un entorno químico único.
Este catalizador gestiona los intermediarios reactivos para que el metano y otras moléculas de gases similares puedan modificarse selectivamente sin producir subproductos indeseados.
Sorprendentemente, los investigadores incluso sintetizaron dimestrol (un compuesto bioactivo de terapia hormonal) directamente a partir del metano en una sola secuencia, lo que demuestra el potencial práctico de este enfoque para crear fármacos a partir de materias primas simples.
HACIA UNA ECONOMÍA QUÍMICA CIRCULAR
Más allá de su elegancia científica, este método ofrece ventajas ambientales. El hierro es abundante, económico y mucho menos tóxico que los metales raros comúnmente utilizados en la catálisis avanzada.
Las reacciones se llevan a cabo en condiciones relativamente suaves y se alimentan con luz LED, lo que reduce el consumo de energía y el impacto ambiental.
Al transformar el metano en intermedios químicos versátiles en lugar de quemarlo como combustible, los investigadores están sentando las bases para un enfoque más sostenible y circular para la fabricación de productos químicos y medicamentos a partir de materias primas de combustibles fósiles.
“La clave de este avance reside en el diseño de un catalizador basado en un anión tetracloroferrato estabilizado por cationes colidinio”, concluye Martín Fañanás, investigador del Centro de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares (CiQUS) de la Universidad de Santiago de Compostela.