Ácido levulínico una molécula plataforma usada en la industria farmacéutica: Evaluación de su obtención a partir de biomasa residual de café

Abstract

El ácido levulínico (LA) es considerado una de las plataformas químicas más importantes, debido a su potencial para sintetizar una gran variedad de compuestos químicos de valor añadido. En la industria se utiliza como precursor sintético en diferentes sectores como el farmacéutico, alimenticio, aromatizantes y polímeros, entre otros. En Colombia se producen aproximadamente 468.120 toneladas de café al año generando múltiples desechos, uno de estos se llama mucílago; es una capa de contextura gelatinosa que recubre la semilla y está formada por azúcares como glucosa y xilosa. De este mucílago se generan aproximadamente 55,500 toneladas donde la mayor parte termina en ríos y arroyos, lo que puede provocar una grave contaminación. Con base en lo anterior, es importante hacer un buen aprovechamiento de este residuo natural para producir importantes compuestos que tienen un valor químico agregado. Este documento trata de la conversión catalítica de la glucosa obtenida de la biomasa residual del café mediante tratamientos de hidrólisis ácida diluida con concentraciones de 1,0 % de ácido nítrico, temperatura entre 60 °C y 120 °C, y tiempo de reacción entre 60 y 180 minutos. Para la obtención de ácido levulínico se utilizaron catalizadores de tungsteno y vanadio sintetizados por el método sol-gel. La reacción se produce a través de una vía en tándem compuesta por tres pasos fundamentales: isomerización de glucosa a fructosa, seguido de deshidratación de fructosa a 5- HMF (5-hidroximetilfurfural) y rehidratación de 5-HMF para la producción de LA. La glucosa y el ácido levulínico, se cuantifican por Cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC), usando una columna C18 y un detector ultravioleta con un rango de absorción de 210 y 275 nm. La metodología experimental se realizó en tres bloques importantes; el primero la caracterización de la biomasa residual de café, el segundo en la obtención de azúcares como xilosa y glucosa a partir de hidrólisis ácida y el tercero, la producción de AL, obteniendo un máximo de 38,783 mg por cada gramo de biomasa. Además se identificaron y cuantificaron otros productos de valor agregado tales como 5-Hidroximetilfurfural (0,446 g/mg de biomasa) y Furfural (2.832 mg/ g de biomasa) con el hidrolizado usando catalizadores sólidos. En la caracterización de biomasa se muestran valores de 79,09 % de humedad y 0,81 % de ceniza, valores cercanos a la literatura.