Dr. Miguel Angel Vázquez Guevara
Departamento de Química,
División de Ciencias Naturales y Exactas,
Campus Guanajuato,
Universidad de Guanajuato

Estamos relacionados con la palabra “sal de mesa” o cloruro de sodio (NaCl). La “sal de mesa” la conocemos como un condimento en alimentos, y sus componentes tienen funciones importantes en nuestro organismo, por ejemplo, regular la presión arterial. Tiene como característica que es un sólido cristalino, donde el sodio (Na+) y el cloruro (Cl-) están unidos por un enlace iónico, que funde por arriba de 800 ºC, y es soluble en agua, características atribuidas a la fuerza de sus interacciones iónicas. En este sentido, existen otros compuestos que son sales iónicas, pero en estado líquido, conocidas en química orgánica como líquidos iónicos (LIs). Estas estructuras no tienen funciones en nuestro organismo. Sin embargo, desde su descubrimiento descrito por Paul Walden en 1914, han ganado gran importancia pasando de una curiosidad química a moléculas con intervención en procesos industriales. Su estructura consiste en un catión orgánico donde la carga positiva es soportada en su mayoría por un átomo de nitrógeno o de fósforo, y un anión que puede ser orgánico o inorgánico. La combinación de ambos componentes ha generado una extensa biblioteca de compuestos que han permitido sintonizar muchas de sus propiedades fisicoquímicas. Por lo que, estas sales líquidas presentan distintas características que los hacen diferentes a una sal convencional, comenzando por el hecho de que son líquidos a temperatura ambiente, o bien, deben fundirse por debajo de los 100 °C (distintivo importante para su clasificación).

Los primeros líquidos iónicos fueron desarrollados para ser usados como electrolitos (conductor eléctrico), aunque debido a sus propiedades fisicoquímicas, como: baja presión de vapor, baja inflamabilidad, alta estabilidad térmica y bajo punto de fusión, junto con la capacidad de modular su solubilidad en disolventes orgánicos han sido empleados en diferentes procesos industriales y su estudio sigue en crecimiento. En sus inicios, por ser iones y líquidos con baja viscosidad fueron conocidos como los nuevos disolventes no convencionales y catalogados como los disolventes del futuro. En las últimas décadas, los líquidos iónicos han ganado gran popularidad por sus aplicaciones en: electroquímica, en procesos químicos/bioquímicos, como agentes de extracción de metales y productos de origen vegetal.

En este sentido, uno de los procesos industriales donde se han aplicado estas sales líquidas es en la fabricación de fibras textiles mediante el proceso Loncell, en el cual se emplea un líquido iónico cuya función es disolver a la celulosa y extraerla de la pulpa de madera, en el que el polímero extraído se hila en fibras. Es conocido que el proceso para hacer fibras a partir de celulosa no es nuevo, pero es importante indicar que ventajas tiene el emplear líquidos iónicos. El proceso normal es laborioso y requiere de varias etapas, además, se emplean compuestos como hidróxido de sodio, disulfuro de carbono y ácido sulfúrico, lo que implica varios procesos y en cada uno de ellos el tratamiento de los desechos generados, algo que no sucede al emplear líquidos iónicos.

Otro dato muy importante es el emitido por la empresa Chevron, la cual, ha indicado que implementará en su refinería una planta de alquilación que utiliza una nueva tecnología basada en líquidos iónicos. Es importante subrayar que en las plantas de alquilación hacen reaccionar el buteno y el isobutano para producir octanos y otros hidrocarburos componentes de la gasolina. Los procesos tradicionales utilizan catalizadores altamente corrosivos y tóxicos como el ácido sulfúrico o fluorhídrico. Los nuevos catalizadores de Chevron son líquidos iónicos de cloroaluminato con fuertes propiedades ácidas, lo que permite un manejo más sencillo y seguro que los catalizadores tradicionales.

Dentro de otros procesos que han empleado líquidos iónicos, está el reportado por la empresa Petronas, donde se han utilizado para extraer mercurio del gas natural. El mercurio presente en el gas genera corrosión en los equipos y lo hacen a bajas concentración disminuyendo el tiempo de vida útil. Por otro lado, la empresa BASF emplea líquidos iónicos como aditivos para mejorar la conductividad eléctrica de algunos polímeros, los cuales sustituyen al negro de humo que se empleaba anteriormente en altas concentraciones. El empleo de líquidos iónicos permite una fácil manipulación y mejoran las propiedades del polímero.

Otra importante aplicación de los líquidos iónicos está direccionada a la recuperación de metales preciosos y otro tipo de elementos, por ejemplo, el neodimio (Nd) y el disprosio (Dy) compuestos que se encuentran en la tabla periódica en la serie de los lantánidos o tierras raras. Estos elementos son empleados en la construcción de imanes utilizados en partes electrónicas y en las turbinas eólicas, la importancia de estos es su buena eficiencia, sin embargo, son escasos.

Una de las líneas de investigación que desarrollamos en el departamento de química se enfoca en desarrollar nuevos líquidos iónicos con el objetivo de modificar sus propiedades fisicoquímicas (solubilidad, características ácidas o básicas, viscosidad, estabilidad térmica, por mencionar algunas), así como, estudiar su aplicación en diferentes áreas de la ciencia. Esto nos ha permitido colaborar con grupos de investigación de óptica, electroquímica, analítica y petroquímica. Referente a esta última área, se tiene como resultado el desarrollo y aplicación de líquidos iónicos para reducir viscosidad de crudos de petróleo (https://www.dicyt.com/noticias/cientificos-mexicanos-logran-reducir-la-viscosidad-de-crudos-pesados-en-un-90).

Finalmente, los líquidos iónicos son estructuras químicas interesantes desde el punto de vista de ciencia básica pero aún más en sus diversas e importantes aplicaciones.

 

Fecha de publicación: 19 de septiembre de 2022.