Tensioactivos sensibles

Tensioactivos sensibles

Nuevas formas de controlar el comportamiento de los tensioactivos están allanando el camino para nuevas aplicaciones desde la limpieza de derrames de petróleo hasta la purificación de proteínas, informa XiaoZhi Lim

En 2017, el mercado mundial de tensioactivos tenía un valor de ca $ 36 mil millones, proyectado para crecer a casi 45.000 millones de dólares para 2022. "Se utilizan en alimentos, pinturas, lubricantes, productos farmacéuticos, agroquímicos, productos de limpieza ", dice Julian Eastoe, químico de la Universidad de Bristol, Reino Unido. 'La lista sucede. 'Y por una buena razón: los tensioactivos son materiales muy funcionales. La mayoría de los tensioactivos tienen una "cabeza" hidrófila, normalmente grupos polares como ácidos o aminas, y una "cola" hidrófoba, normalmente una larga cadena de hidrocarburos. Armados con estas propiedades anfifílicas, los surfactantes superan los límites de los líquidos inmiscibles, reduciendo su tensión superficial y, en última instancia, ayudándolos a mezclarse en emulsiones y espumas. Pero los tensioactivos podrían tener otra capa de funcionalidad si pueden responder a desencadenantes externos.

En la última década, los investigadores han creado una variedad de tensioactivos "sensibles", que van desde tensioactivos magnéticos que se pueden colocar de forma remota con un imán, hasta intercambiables tensioactivos que se encienden y apagan con CO2. "Realizan muchos trucos por sí mismos y ahora tiene una forma adicional de controlarlos ", dice Eastoe. Si bien gran parte de la investigación inicial fue impulsada puramente por la curiosidad, los químicos están comenzando gradualmente a encontrar aplicaciones para tensioactivos sensibles.

En 2006, el equipo de Jessop fabricó tensioactivos que podían encenderse cuando se exponían al CO2 y apagarse sin él (Science, doi: 10.1126 / science.1128142). Los tensioactivos estaban basados ​​en alquilo compuestos de amidina que contienen "cabezas" de aminas terciarias hidrófilas y "colas" de hidrocarburos hidrófobos de 12 o 16 carbonos de longitud. Por sí mismos, estos compuestos no fueron tensioactivos: una mezcla de petróleo crudo ligero y agua se mantuvo separada en dos capas.Pero cuando se utilizó CO2 para generar ácido carbónico en agua, los compuestos de alquil amidina se convirtieron en sales de amonio que se asemejan a los tensioactivos iónicos convencionales. Con una carga positiva la “cabeza” de sal de amonio ,las sales actúan como tensioactivo, formando una emulsión estable de aceite y agua. Después de burbujear aire o gases inertes a través de la emulsión, las sales de amonio revirtieron a compuestos de alquil amidina neutra, y la emulsión se separó en 30 minutos.

Más tarde, en 2012, el equipo de Eastoe informó que los tensioactivos eran magnéticos al incorporar contraiones magnéticos en tensioactivos iónicos comunes (Angew. Chem. Int. Ed., doi: 10.1002 / anie.201108010). El equipo comenzó con tensioactivos de sal de amonio disponible comercialmente, como bromuro de dodeciltrimetilamonio (DTAB). Los investigadores simplemente mezclaron los tensioactivos convencionales con tricloruro de hierro, que formaron un complejo junto con el ión bromuro y se integró en el contraión del tensioactivo. "Puede muy, muy fácilmente sintetizarlo ", dice Paul Brown, quien realizó la investigación como candidato a doctorado y ahora trabaja en la empresa estadounidense de biotecnología Elektrofi. "No hay una gran magia química detrás de esto" dice Eastoe. No solo los tensioactivos se volvieron magnéticos, sino también las gotas y las emulsiones que formaron. Los investigadores pudieron mover una emulsión de dodecano y agua a través de agua pura y capas de dodecano contra la gravedad usando un imán. 'Usted puede controlar la emulsión como un todo porque usted controla las gotas individuales ", dice Lauren Zarzar, química de la Universidad Estatal de Pensilvania, EE. UU. Pisándole los talones al Desastre petrolero de Deepwater Horizon, no fue muy exagerado imaginar el uso de tensioactivos para sacar el petróleo derramado del mar. Pero eso no fue muy práctico, dice Brown.

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