Síntesis y estudio reológico de solventes eutécticos profundos base cafeína comercial y cafeína obtenida a partir de residuos del proceso de beneficio del café

Abstract

En este trabajo se sintetizaron y caracterizaron solventes eutécticos profundos (DES) utilizando clorhidrato de cafeína (CafCl) obtenido tanto de fuentes comerciales como de residuos del beneficio del café. Se formularon sistemas binarios con tres haluros metálicos (FeCl3, ZnCl2 y CuCl2) como aceptores de enlaces de hidrógeno (HBA) y tres compuestos polihidroxilados (etilenglicol (ETG), glicerol (GLI) y polietilenglicol (PEG)) como donadores (HBD), en diferentes relaciones molares. Se evaluaron propiedades como viscosidad, densidad y temperatura de transición vítrea (Tg), encontrándose que el HBD ejerce la mayor influencia: viscosidad y densidad en el orden PEG<ETG<GLI, y Tg en el orden ETG<GLI<PEG. El sistema ETG:ZnCl2 (1:2) fue identificado como óptimo por su baja viscosidad (150 cP a 60 °C), densidad (1,65 g/mL a 25 °C) y capacidad para incorporar CafCl a temperatura ambiente (hasta 0,32 molar). En los sistemas ternarios, el incremento en la proporción molar de CafCl de 0,05 a 0,25 elevó la viscosidad de 9600 a 28000 cP (25 °C), mientras la densidad disminuyó linealmente de 1,6196 a 1,5803 g/mL. La comparación entre DES elaborados con cafeína comercial y extraída reveló diferencias menores al 10 % en todas las propiedades, validando los residuos como materia prima viable. Estos hallazgos constituyen un aporte al diseño de solventes sostenibles y promueven la valorización de residuos bajo un enfoque de economía circular. (Texto tomado de la fuente)

In this work, deep eutectic solvents (DES) were synthesized and characterized using caffeine hydrochloride (CafCl) obtained from both commercial sources and agro-industrial residues from coffee processing. Binary systems were formulated with three metal halides (FeCl3, ZnCl2, and CuCl2) as hydrogen bond acceptors (HBAs) and three polyhydroxylated compounds (ethylene glycol (ETG), glycerol (GLI), and polyethylene glycol (PEG)) as hydrogen bond donors (HBDs), at different molar ratios. Viscosity, density, and glass transition temperature (Tg) were evaluated, showing that the HBD plays the most significant role: viscosity and density followed the order PEG<ETG<GLI, while Tg varied as ETG<GLI<PEG. The ETG:ZnCl2 (1:2) system was identified as optimal due to its low viscosity (150 cP at 60 °C), density (1,65 g/mL at 25 °C), and ability to incorporate CafCl at room temperature (up to 0,32 molar). In ternary systems, increasing CafCl content raised viscosity from 9600 to 28000 cP (25 °C), while density decreased linearly from 1,6196 to 1,5803 g/mL. Comparisons between DES prepared with commercial and residue-derived caffeine showed differences below 10 % in all physicochemical properties, confirming the feasibility of using residues as raw material. These findings contribute to the development of sustainable solvents and highlight residue valorization within a circular economy framework