Este material se produce a partir del ácido 2,5-furandicarboxílico (FDCA) y del etilenglicol, ambos derivados de materias primas renovables como los azúcares vegetales (fructosa o glucosa), lo que abre la puerta al desarrollo de un polímero 100% basado en recursos renovables. El PEF no solo reduce la dependencia de recursos fósiles, sino que también posiciona a la química sostenible como una pieza clave en la transición hacia una economía más circular y respetuosa con el medio ambiente.

Para avanzar en la mejora de los procesos de obtención del FDCA, el doctor Mattia Annatelli se ha incorporado a la Universitat Jaume I de Castelló, en el Departamento de Química Inorgánica y Orgánica, un entorno que reúne a grupos de investigación de referencia en química sostenible, supramolecular y catálisis con una beca postdoctoral Marie Skłodowska-Curie de la Unión Europea, para desplegar un innovador método "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, reduce residuos y acerca la producción de plásticos más sostenibles a una aplicación real a gran escala, contribuyendo a una química más limpia y accesible para la sociedad.

El objetivo, emular la capacidad de la naturaleza para producir compuestos químicos

Con el proyecto SynCell, Annatelli pretende emular la capacidad de la naturaleza para producir compuestos químicos en sus propias "fábricas": las células. En estos sistemas naturales se llevan a cabo transformaciones químicas complejas de manera eficiente, sin necesidad de etapas de separación o purificación, y bajo condiciones suaves y respetuosas con el entorno.

Inspirado en este modelo, SynCell busca reproducir estos procesos para transformar residuos celulósicos y azúcares en productos químicos de alto valor añadido, como el FDCA, un componente clave para el desarrollo de plásticos sostenibles. Para lograrlo, el proyecto requiere una aproximación multidisciplinar, que incluye catálisis, ciencia de los materiales, biotecnología e ingeniería química, con un enfoque claro en la química verde y la sostenibilidad.

Este sistema integrado empleará redes metal-orgánicas (MOFs por sus siglas en inglés), que ofrecen ventajas clave como una estructura ordenada, poros ajustables y una distribución uniforme de los metales activos y que han situado a la química reticular entre los desarrollos más influyentes de la química moderna, incluido el Premio Nobel. El objetivo es desarrollar un método innovador basado en una cascada de catalizadores basados en estos materiales, en la que cada producto generado alimenta la siguiente reacción. De este modo, 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 la glucosa y los polisacáridos. Estos disolventes no solo facilitan la disolución, sino que también mejoran el rendimiento catalítico, creando un entorno de reacción más eficiente. En conjunto, este enfoque abre el camino hacia tecnologías más ecológicas y sostenibles, al favorecer transformaciones complejas en un solo paso y reducir el impacto ambiental mediante el uso de metales abundantes, de toxicidad reducida y económicos, como el hierro, en lugar de metales nobles.

El impacto científico de SynCell radica en su enfoque innovador para transformar biomasa en productos químicos de alto valor, priorizando el uso de recursos renovables frente a los petroquímicos. Esta estrategia impulsa el desarrollo de procesos más sostenibles en la industria química y contribuye a que las biorrefinerías sean más económicamente autónomas, al reducir la dependencia de materias primas fósiles importadas. Al mismo tiempo, el proyecto puede fortalecer las economías locales, generando nuevas fuentes de ingresos y fomentando la creación de empleos verdes.

El doctor Annatelli desarrolla su trabajo bajo la supervisión de los profesores Eduardo García-Verdugo, experto en la síntesis de líquidos iónicos y disolventes eutécticos profundos, y Francisco García-Cirujano, especialista en catálisis basada en MOFs. Además, realizará una estancia de investigación en la Universidad de Murcia bajo la tutela del profesor P. Lozano, quien aportará su experiencia en biocatálisis.

Divulgación para la ciudadanía

El proyecto también contempla la organización de actividades de divulgación, con el objetivo de comunicar los resultados a la ciudadanía, la comunidad académica y la industria, reforzando así el impacto científico y social de la investigación.

Mattia Annatelli, licenciado (2016) y máster (2019) en Química y Tecnologías Sostenibles por la Universidad Ca' Foscari de Venecia, ha defendido recientemente su tesis doctoral en Ciencias Ambientales bajo la dirección del profesor Fabio Aricò de ese mismo centro. Aporta a la UJI su experiencia en procesos de biorrefinería y vías sostenibles para la conversión de biomasa en productos químicos de origen biológico, lo que permitirá mejorar las capacidades del personal investigador de la UJI en este ámbito y abrir nuevas vías sostenibles en la producción química a las ya existentes (química fina y farmacéutica).

El proyecto "Producción eficiente de células sintéticas FDCA mediante un proceso catalítico integrado en un solo recipiente" ha sido subvencionado por la Unión Europea con una beca postdoctoral Acciones Marie Sklodowska-Curie de Horizon TMA. Estas ayudas pretenden fomentar el potencial creativo e innovador de personal investigador con doctorado que desee adquirir nuevas competencias mediante una formación avanzada, movilidad internacional y desarrollo de proyectos. El acuerdo de subvención es HORIZON-MSCA-2024-PF-01-101204879.