Bryde kæden - katalysere en grøn fremtid for kemi

Osaka Universitets forskere skaber katalysator til raffinering af kemikalier i planteaffald, muliggøre en grøn måde at producere værdifulde råvarer på.

Kampen mod klimaændringer er en opfordring til våben for industrien. Vi er i øjeblikket afhængige af fossile brændstoffer, en vigtig kilde til drivhusgassen CO2, ikke kun for energi, men også for at skabe kemikalier til fremstilling. For at afskrække vores økonomier fra denne afhængighed, vi skal finde en ny kilde til "grønne" råvarer, så fabrikker og laboratorier kan køre uden at producere og udlede CO2.

Nu, et forskerhold ved Osaka University har opdaget, hvordan man skaber værdifulde kemikalier fra rene kilder. De brugte biomasse, hovedsageligt affald fra plantematerialer. Biomasse er rig på organiske molekyler - lange kæder af carbonatomer knyttet til ilt. Eksisterende metoder kan bryde kulstof -iltbindinger i disse molekyler for at skabe, for eksempel, råvarer til plast. Imidlertid, bryde kulstof -kulstofbindinger, for at forkorte molekylkæderne, er sværere; ekstreme temperaturer er nødvendige, og giver ofte uønskede produkter.

Metoden udviklet i Osaka er baseret på en ny katalysator. Katalysatorer tillader reaktioner at forekomme, uden selv at blive fortæret. De er ofte baseret på metaller, og det nye eksempel er ingen undtagelse - det består af atomisk små partikler af ruthenium, et metal relateret til jern, sidder på et materiale kaldet ceriumoxid.

Efter at have oprettet deres katalysator, forskerne testede det på levulinsyre (LA) fra biomasse. LA blev reageret for at bryde C-C-binding ved 150 grader Celsius-varmt for nogle, men mild efter industrielle standarder. Reaktionsproduktet var 2-butanol, et vigtigt kemikalie til fremstilling af opløsningsmidler. "Det er første gang, at 2-butanol er blevet lavet på denne grønne måde, ved hjælp af LA, "undersøg den første forfatter Tomoo Mizugaki." Traditionelt har den er lavet af buten, som kommer fra meget forurenende olieraffinaderier. "

Opblødt af dette, teamet testede deres katalysator på andre biomassekemikalier. Der blev opnået en række værdifulde produkter. Vigtigt, reaktionerne brød altid kulstof -kulstofbindinger. Dette gav dem mulighed for at producere, for eksempel, cyclohexanol, et vigtigt kemikalie ved fremstilling af nylon.

Røntgen- og mikroskopundersøgelser bekræftede, at kombinationen af ​​ruthenium, ceriumoxid og vand var afgørende for, at reaktionen kunne finde sted. Den nye katalysator fylder derfor et vigtigt hul i kemikerens værktøjskasse af reaktioner.

"Vi håber, at denne metode hjælper alle industrier med at skaffe råvarer fra ikke-fossile kilder, "siger den tilsvarende forfatter Kiyotomi Kaneda." Vi har brug for en radikal ændring i tankegangen, så bio-afledte kemikalier betragtes som primære muligheder i fremstillingen. "