Recuperación electroquímica de cinc metálico para su uso en reducciones orgánicas
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ABSTRACT

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OTRI – Área de Relaciones con la Empresa
Universidad de Alicante
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ABSTRACT

El Departamento de Química Física de la Universidad de Alicante ha desarrollado diferentes procesos electroquímicos para eliminar iones metálicos tales como Zn2+, Sn4+, Pb2+, etc. a partir de aguas residuales industriales. Algunos de estos procesos también se pueden usar para recuperar oxidantes y reductores agotados tales como Zn, Sn2+, Cr2O72-, MnO4-, etc. usados en distintas síntesis orgánicas. Centrando la atención en el Zn metálico, este elemento se emplea normalmente en las reacciones orgánicas tales como la reducción de L-cistina para obtener L-cisteína y compuestos similares (L-carboximetil-L-cisteína, N-acetil-L-cisteína, etc.). El uso de este metal pesado en la industria farmacéutica es muy común.

El procedimiento permite no sólo la eliminación de la contaminación causada por la forma oxidada del reductor (Zn2+), sino también su recuperación por medios electroquímicos. El Zn obtenido se puede reutilizar, por tanto se trata de un proceso que es respetuoso con el medioambiente. Esta tecnología puede ser interesante para la industria farmacéutica y de química fina, ya que se obtiene un elevado rendimiento en material y el coste de recuperación es muy bajo. Se buscan empresas que sinteticen intermedios y productos químicos finales interesadas en el desarrollo de nuevos procesos o en mejorar los procesos tradicionales que ya tienen. El Departamento también tiene una planta piloto totalmente equipada con la infraestructura necesaria para desarrollar la fase pre-industrial y el proceso de escalado.

TECHNICAL DESCRIPTION
La Electroquímica Aplicada es el empleo de los procesos electroquímicos en cualquier tipo de aplicaciones industriales, tales como la síntesis de productos farmacéuticos, el tratamiento de aguas residuales, la recuperación de metales pesados, deposiciones metálicas, etc. La tecnología electroquímica permite simplificar enormemente la síntesis de diferentes productos o llevar a cabo síntesis que son muy complicadas por métodos clásicos. Debido a todas esas ventajas, el Departamento de Química Física de la Universidad de Alicante lleva varios años investigando nuevos procesos electroquímicos y la transferencia de tecnología y de conocimiento a la empresa. Usando estas técnicas, es posible regenerar o eliminar oxidantes o reductores clásicos (Sn2+, Zn2+, Sn4+, Cr3+, Mn2+, sales de dicromato o permanganato, etc.) a partir de disoluciones agotadas evitando no sólo causar problemas medioambientales, sino abaratar costes en el uso de nuevos oxidantes o reductores.

DISEÑO Y CAPACIDAD DE LA PLANTA PILOTO
El Departamento de Química Física tiene una planta piloto totalmente equipada con la infraestructura necesaria para el desarrollo de la fase pre-industrial y para el escalado de procesos.
El grupo de investigación ha llevado a cabo síntesis electroquímicas de varios productos a escala industrial. Entre estos productos, se ha sintetizado electroquímicamente en esta planta piloto 13.000 kg de L-carboximetil-L-cisteína con muy buenos resultados:
(www.ua.es/es/investigacion/sti/udepp/presentacion_QF.htm)


TECHNOLOGY ADVANTAGES AND INNOVATIVE ASPECTS

VENTAJAS

· El reactivo usado, la electricidad, no se almacena y se suministra con el grado que se requiere.

· El coste eléctrico (kWh/kg) es bajo.

· Se puede considerar como una tecnología respetuosa con el medioambiente.

· Es un procedimiento de recuperación seguro.

ASPECTOS INNOVADORES DE LA TECNOLOGÍA

· Se pueden regenerar diferentes tipos de reductores y oxidantes a partir de disoluciones agotadas.

· El tratamiento final de los efluentes industriales podrá cumplir con las regulaciones legales locales.

CURRENT STATE OF DEVELOPMENT
La síntesis a escala de laboratorio ha terminado con éxito para la regeneración de Zn metálico y/o eliminación de Zn2+ de aguas residuales. Se puede llevar a cabo el escalado en la planta piloto de la Universidad de Alicante. El grupo de investigación ha ejecutado síntesis electroquímicas de varios productos a escala planta piloto.
MARKET APPLICATIONS
La tecnología puede ser interesante para empresas que pertenecen a los sectores de la Química fina, Farmacéutica y Cosmética
COLLABORATION SOUGHT

El Departamento de Química Física está buscando:

· Socios dispuestos a realizar el escalado del proceso de regeneración electroquímica para introducir esta tecnología en su empresa.

· Departamentos de I+D+I de cualquier compañía interesados en llevar a cabo estudios de viabilidad en la aplicación industrial de esta tecnología

INTELLECTUAL PROPERTY RIGHTS

La tecnología está protegida bajo know-how.

RESEARCH GROUP PROFILE

El grupo de Electroquímica aplicada y electrocatálisis del Departamento de Química-Física de la Universidad de Alicante fue creado en 1983. Actualmente, cuenta con un catedrático, dos profesores titulares, tres profesores asociados, dos especialistas electroquímicos en planta piloto, un ingeniero electrónico y varios estudiantes pre y post-doctorales.

La investigación llevada a cabo por el grupo comprende: electrocatálisis y electroquímica aplicada (baterías, electrosíntesis orgánicas e inorgánicas y tratamientos electroquímicos de aguas).

El propósito de este grupo consiste en desarrollar procedimientos electroquímicos para satisfacer las necesidades de las industrias. De esta manera, la investigación en este campo abarca distintas áreas. El grupo ha trabajado en el desarrollo de baterías redox y han construido un acumulador 2 kW / 20 kWh basado en los pares Fe (III)/Fe (II) y Cr (III)/Cr (II).

Otro ámbito de investigación es la síntesis electroorgánica de compuestos de química fina y de productos farmacéuticos, además de la electroquímica aplicada al medioambiente. Resultado de nuestro trabajo en el ámbito farmacéutico, se han conseguido varias patentes para sintetizar derivados de L-cisteína y citiolona (una de ellas es una patente que se ha extendido a nivel mundial). Para llevar a cabo los procesos electroquímicos a escala industrial, se ha diseñado y construido una planta piloto electroquímica en la Universidad donde, en colaboración con una empresa española, ha sido posible sintetizar 14 toneladas de L-carboximetil-L-cisteína, un producto farmacéutico ampliamente utilizado. También se ha ejecutado un proyecto para recuperar plomo a partir de óxidos de plomo secundarios usados en baterías de plomo (proyecto BRITE-EURAM). En este proyecto el grupo se encargó del estudio y desarrollo del proceso catódico, de la deposición de plomo, del escalado pre-industrial, de la recuperación de NaCl mediante electrodiálisis y de la eliminación de plomo de aguas residuales por medios electroquímicos. El objetivo era demostrar la viabilidad del proceso a escala industrial. Actualmente, se está desarrollando un prototipo pre-industrial para el tratamiento electroquímico de aguas residuales para la industria textil.

Para hacer todo este trabajo, no sólo se ha adquirido un profundo conocimiento en Electroquímica (tanto básica como aplicada), sino también la habilidad para desarrollar diferentes tipos de electrodos (monocristal, DSA, electrodos de difusión de gas, etc.), y de diferentes reactores electroquímicos. Todo ello ha contribuido a ampliar la experiencia en el desarrollo de procesos electroquímicos a escala pre-industrial.

Este grupo de investigación ha colaborado con distintas empresas nacionales e internacionales. La mayoría de ellas han firmado acuerdos confidenciales, pero se puede hacer referencia a Almu S.A., Vita-Invest, Prodesfarma, Intersuero, Salinas Bras de Port, Técnicas Reunidas, Ercros, Iberdrola, Bateig Laboral, Zambon, etc.

MARKET APPLICATION (3)
Contaminación e Impacto Ambiental
Farmacéutica, Cosmética y Oftalmológica
Tecnología Química

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