Forskere syntetiserer vedvarende olier til brug i smøremidler

Motor gear, fly thrustere, køleskabskompressorer, vindmøller - listen over vigtige industrimaskiner, landbrugsudstyr, transportfartøjer, og hjemmeapplikationer, der er afhængige af smøremidler, kan være uendelige. Disse glatte stoffer holder bogstaveligt talt verden i gang, berører næsten alle facetter af det moderne liv og omfatter en global industri til en værdi af mere end 60 milliarder dollars årligt.

Og stadigvæk, lige så vigtige som de er for vores måde at leve på, smøremidler efterlader et tungt miljøaftryk. Almindelige smøremidler, olier, fedt og blødgøringsmidler består typisk af mineraler, eller petroleum, baseolier - ofte op til 90 vægtprocent. Disse mineralske baseolier er meget flygtige og har en tendens til at tykne hurtigt, hvilket betyder, at smøremidler skal udskiftes ofte, generere affald.

Syntetiske basisolier er nøglen til effektive smøremidler - på grund af deres bedre smøreegenskaber, stabilitet, og egnethed til ekstreme temperaturer sammenlignet med deres almindelige mineralbaserede olier - men at producere dem med justerbare (dvs. tilpasselige) strukturer og specifikationer kan være både udfordrende og dyrt. Denne manglende indstillingsevne skaber et behov for at blande basisolien med flere dyre additiver, at øge smøremidlernes miljømæssige fodaftryk.

Nu, forskere ved University of Delaware-ledede Catalysis Center for Energy Innovation (CCEI) og efterforskere fra dets partnerinstitutioner arbejder på at løse disse problemer. Deres resultater rapporterer en strategi til at skabe fornybare smøreoliebaseolier effektivt fra non-food biomasse - ting som træ, switchgrass og andre bæredygtige, organisk affald og fedtsyrer, som findes i brugte vegetabilske olier og animalsk fedt.

Gruppens forskning er offentliggjort i det seneste nummer af Videnskabens fremskridt , og der er indgivet en international patentansøgning for at sikre intellektuelle ejendomsrettigheder til deres innovative metoder.

"Dette er et af de første forsøg på at lave vedvarende smøremidler ud fra rigelige råmaterialer, og på en meget præcis kemisk måde, så disse store molekylers arkitektur er slået ind, noget uopnåeligt ved at bruge råolie, " sagde Dion Vlachos, grundlægger og direktør for CCEI og Allan og Myra Ferguson professor i kemi og biomolekylær ingeniørvidenskab. "Produktet er helt klart et højtydende materiale med justerbare egenskaber, ulig noget andet på markedet."

Basu Saha, associeret direktør hos CCEI, peger på katalyse som nøglen til at syntetisere disse nye baseolier.

"Katalysatorer bruges til at accelerere kemiske reaktioner og skabe nye materialer, " sagde Saha. "For smøremidler, katalyse giver forskere mulighed for ikke kun at syntetisere nye og eksisterende strukturelt lignende baseolier fra biobaseret råmateriale, men giver omfattende kontrol over molekylernes vægt, størrelsesfordeling, forgrening og specifikationer."

Producerede basisolier er velegnede til en lang række eksisterende anvendelser uden at kræve store mængder additiver i smøremiddelformuleringen, sagde Sibao Liu, en postdoktor ved UD og en af ​​artiklens medforfattere.

"Vi har leveret en ny, effektiv og alsidig katalytisk reaktionsvej til syntese af vedvarende smøremidler med justerbare egenskaber, " Liu tilføjer. "Vi håber, at dette i sidste ende kan fortrænge fremstillingsprocessen for nogle smøremidler, der bruges i dag, og minimere miljøets CO2-fodaftryk, selvom der stadig er lang vej igen."