Bæredygtig kemisk syntese med platin

Forskere brugte platin- og aluminiumforbindelser til at skabe en katalysator, som gør det muligt for visse kemiske reaktioner at forekomme mere effektivt end nogensinde før. Katalysatoren kan reducere energiforbruget betydeligt i forskellige industrielle og farmaceutiske processer. Det giver også mulighed for en bredere vifte af bæredygtige kilder til at fodre processerne, hvilket kunne reducere efterspørgslen efter fossile brændstoffer, som de kræver.

Der er mange kemikalier, der bruges i en lang række industrier, herunder lægemidler, som du nok ikke lægger mærke til i hverdagen; for eksempel, benzen, toluen, xylen og ethylbenzen, for at nævne et par stykker. Disse skabes på kemiske produktionsanlæg, der bruger petroleum til at fodre de pågældende processer. Men der er nu en måde at producere disse kemikalier på på en mere bæredygtig måde.

Adjunkt Xiongjie Jin og professor Kyoko Nozaki fra Institut for Kemi og Bioteknologi ved University of Tokyo og deres team har skabt en ny katalysator, et materiale, der muliggør eller fremskynder en specifik kemisk reaktion, der giver mulighed for mere bæredygtig produktion af såkaldte aromatiske kulbrinter. På nuværende tidspunkt kræver processen typisk temperaturer på 200 grader Celsius eller mere og tryk på 2 eller flere atmosfærer. Men med holdets nye katalysator, temperaturen kan bringes ned til mellem 100 grader og 150 grader Celsius, og trykket til kun 1 atmosfære, eller omgivende tryk. Dette kan reducere energiomkostningerne ved produktionen betydeligt.

"Vores Pt-katalysator gør brug af platinnanopartikler og et aluminiummetaphosphatsubstrat, som sjældent nogensinde bruges i katalysatorer, " sagde Jin. "Kildemolekyler, der interagerer med denne katalysator ved den rigtige temperatur og tryk, nedbrydes til nyttige aromatiske carbonhydridforbindelser. Denne proces kaldes hydrogenolyse. Men den mest spændende del for os er ikke kun, at katalysatoren forbedrer reaktionseffektiviteten, men at det åbner op for nye muligheder for den slags kildematerialer, der nu kan bruges i disse processer."

I øjeblikket, ikke-vedvarende råoliebaserede stoffer bruges til at skabe aromatiske kulbrinter, og dette er ikke et holdbart scenario i det lange løb. Pt-katalysatoren tillader brugen af ​​vedvarende træagtig biomasse som kildemateriale, især en familie af forbindelser kendt som ligniner, som indeholder phenoler, grundlaget for de pågældende reaktioner. En anden fordel ved Pt-katalysatoren er, at den kan genbruges og genbruges flere gange. Alle disse faktorer tilsammen kan føre til en langt mere bæredygtig måde at producere aromatiske kulbrinter på i industriel skala.

"Vi håber, at vores undersøgelse bidrager til (De Forenede Nationers) mål for bæredygtig udvikling ved at fremstille industrielt vigtige kemikalier fra vedvarende ressourcer i stedet for petroleum, og til lavere energiomkostninger, " sagde Jin. "Vores næste skridt vil være at øge levetiden for Pt-katalysatoren yderligere og også at få katalysatoren til at virke direkte på ligniner, afbøde behovet for at nedbryde det til phenoler, før reaktionerne kan finde sted."

Undersøgelsen er publiceret i Naturkatalyse .