¿Cuáles son las aplicaciones industriales de los líquidos iónicos?

Los líquidos iónicos (IL), a menudo descritos como sales en un estado líquido a temperatura ambiente o cerca de la temperatura ambiente, han surgido como sustancias altamente versátiles en diversos procesos industriales. Caracterizado por su presión de vapor insignificante, alta estabilidad térmica, excelentes capacidades de solvatación y propiedades sintonizables, los líquidos iónicos encuentran cada vez más aplicaciones en una amplia gama de industrias. Este artículo proporciona una descripción completa de los usos industriales de los líquidos iónicos, que abarcan la fabricación de productos químicos, el almacenamiento de energía, el procesamiento de metales, los productos farmacéuticos y la protección del medio ambiente.

Industrias químicas y petroquímicas
Uno de los sectores más prominentes que utilizan líquidos iónicos es la industria química y petroquímica, donde las IL sirven como solventes verdes y medios de reacción para una variedad de sintesis orgánicas y procesos catalíticos.

Catálisis y síntesis: Líquidos iónicos Proporcione un ambiente ideal para la catálisis homogénea y heterogénea. Su no volatilidad y capacidad para disolver una amplia gama de compuestos orgánicos e inorgánicos los hacen especialmente útiles en reacciones como la alquilación, la hidrogenación y la polimerización.

Procesos de separación: las IL también han ganado popularidad en las técnicas de extracción y separación. Por ejemplo, se usan en extracciones líquidas-líquidos para separar los aromáticos de los hidrocarburos alifáticos o eliminar los compuestos que contienen azufre en la desulfurización de combustibles.

Lubricantes y aditivos: debido a su excelente estabilidad térmica y oxidativa, los líquidos iónicos se están explorando como lubricantes de alto rendimiento o aditivos lubricantes, especialmente para condiciones de operación extremas.

Aplicaciones energéticas y electroquímicas
Los líquidos iónicos juegan un papel clave en el avance de las tecnologías energéticas, especialmente en áreas donde los solventes o electrolitos tradicionales se quedan cortos.

Los electrolitos en baterías y supercondensadores: los IL se utilizan como electrolitos en baterías de iones de litio, iones de sodio y aire metálico debido a su amplia ventana electroquímica, alta conductividad iónica y ventajas de seguridad. Mejoran la estabilidad térmica y reducen los riesgos de inflamabilidad.

Fueles de combustible: en las celdas de combustible de la membrana del intercambio de protones (PEMFC), los líquidos iónicos ayudan a mejorar las propiedades del transporte de iones, particularmente a altas temperaturas donde las membranas convencionales luchan.

Células solares: algunos líquidos iónicos se están empleando como medios de electrolitos en células solares sensibilizadas con colorante (DSSC) debido a su estabilidad bajo estrés ligero y térmico.

Procesamiento de metales y electrodeposición
La industria metalúrgica ha adoptado líquidos iónicos para aplicaciones donde los electrolitos acuosos o orgánicos convencionales tienen limitaciones.

Extracción de metales y refinación: las IL se usan en procesos de electrofinismo y lixiviación para extraer y purificar elementos de tierras raras, aluminio y otros metales de minerales y desechos electrónicos.

Electroplatación: los líquidos iónicos sirven como electrolitos alternativos para la deposición de metales, como oro, plata, platino y otros metales nobles. Ofrecen una mejor eficiencia actual, recubrimiento uniforme y riesgos ambientales reducidos.

Inhibición de corrosión: ciertos líquidos iónicos están diseñados para servir como agentes anticorrosión para superficies metálicas expuestas a entornos químicos duros.

Farmacéuticos y biotecnología
Los líquidos iónicos han demostrado una gran promesa en los sectores farmacéuticos y biotecnológicos debido a su capacidad para estabilizar las biomoléculas y mejorar la solubilidad del fármaco.

Formulación y entrega de drogas: las IL pueden mejorar la solubilidad y la biodisponibilidad de las drogas mal solubles. Algunas IL también exhiben actividad antimicrobiana o antiinflamatoria.

Reacciones enzimáticas: la biocatálisis en líquidos iónicos permite que las enzimas funcionen en entornos no acuosos, a menudo mejorando la estabilidad y la selectividad.

Extracción de ácido nucleico: ciertas IL se pueden usar en protocolos de extracción de ARN y ADN, ofreciendo alta pureza y rendimiento.

Tratamiento ambiental y de residuos
La sintonización y la selectividad de los líquidos iónicos los hacen ideales para la remediación ambiental y el control de la contaminación.

Captura de CO₂: los líquidos iónicos específicos de la tarea (TSIL) se adaptan a la absorción de dióxido de carbono, que ofrece una alternativa potencialmente menos intensiva en energía a los sistemas convencionales a base de amina.

Extracción de metales pesados: las IL pueden unirse selectivamente con iones de metales pesados ​​como plomo, cadmio o mercurio, haciéndolos útiles en el tratamiento de aguas residuales.

Reemplazo del solvente: debido a su baja volatilidad, los líquidos iónicos se consideran reemplazos más ecológicos para solventes orgánicos volátiles (COV), lo que contribuye a los procesos de fabricación más ecológicos.

Polímero y ciencia material
Los líquidos iónicos se están integrando en materiales avanzados para varias aplicaciones de alto rendimiento.

Electrolitos de polímeros: están integrados en matrices de polímeros para crear membranas que conducen iones para su uso en baterías, celdas de combustible o sensores.

Materiales compuestos: las IL se pueden incorporar a los compuestos para mejorar las propiedades térmicas y mecánicas o proporcionar capacidades de autocuración.

Síntesis de nanomateriales: los líquidos iónicos actúan como medios para sintetizar y estabilizar nanopartículas, nanorods y otras nanoestructuras con morfología y dispersión controladas.

Procesamiento textil y de celulosa
La industria textil ha mostrado interés en los líquidos iónicos por su capacidad para disolver la celulosa sin la necesidad de productos químicos duros.

Regeneración de fibra: las IL se están utilizando en la regeneración de fibras basadas en celulosa, como la viscosa y el lyocell, que ofrecen métodos de producción más sostenibles.

Teñido textil: también ayudan a teñir procesos mejorando la absorción de tinte y reduciendo el consumo de agua.

Industria nuclear
Los líquidos iónicos están ganando atención por su potencial en el reprocesamiento de combustible nuclear y el tratamiento de residuos debido a su resistencia a la radiación y selectividad para los iones radiactivos.

Separación de actina: se han desarrollado líquidos iónicos específicos para extraer uranio, plutonio y otros actínidos del combustible nuclear gastado.

Estabilidad de radiación: su estabilidad química bajo radiación ionizante los convierte en candidatos adecuados para su uso en entornos radiactivos.

Los líquidos iónicos representan un avance en la química industrial, ofreciendo una combinación única de propiedades que los solventes y materiales tradicionales no pueden igualar fácilmente. Desde servir como solventes verdes en la síntesis química hasta el funcionamiento como electrolitos avanzados en los sistemas de energía, las IL están redefiniendo los estándares en múltiples sectores. Sus estructuras sintonizables abren posibilidades casi ilimitadas para la personalización, lo que las convierte en una herramienta valiosa en la búsqueda de procesos industriales más limpios, más eficientes y más sostenibles. A medida que la investigación continúa y se expande la disponibilidad comercial, se espera que el alcance de los líquidos iónicos en la industria crezca aún más en los próximos años.