Effektiv, miljøvenlig produktion af finkemikalier

Den kemiske industri producerer ikke kun værdifulde vitaminer, lægemidler, smagsstoffer og pesticider, men ofte en stor mængde affald, også. Dette gælder især for farmaceutisk og finkemisk produktion, hvor volumenet af det ønskede produkt kun kan være en brøkdel af mængden af ​​affald og usælgelige biprodukter fra syntese.

En grund til dette er, at mange kemiske reaktioner gør brug af katalysatorer i opløst form, som Javier Pérez-Ramírez, Professor i katalyseteknik, siger. Katalysatorer er stoffer, der fremskynder en kemisk reaktion. I tilfælde af opløste katalysatorer, det kræver ofte en enorm indsats at adskille dem fra opløsningsmidlet og fra reaktionsprodukterne til genbrug. Katalysatorer i fast form undgår dette problem helt.

Pérez-Ramírez og hans gruppe har nu samarbejdet med andre europæiske videnskabsmænd og en industripartner for at udvikle netop en sådan solid katalysator til en større kemisk reaktion, som forskerne beretter i magasinet Natur nanoteknologi . Deres katalysator er et molekylært gitter sammensat af carbon- og nitrogenatomer (grafitisk carbonnitrid), der har hulrum med atomdimensioner, som forskerne placerede palladiumatomer i.

Effektiv katalysator til en Nobel-prisvindende reaktion

Ved at lave små partikler af dette palladium-kulstof-nitrogen materiale, forskerne var i stand til at vise, at det katalyserer det, der er kendt som Suzuki-reaktionen, meget effektivt. "I kemi, at danne en binding mellem to carbonatomer sker ofte ved hjælp af Suzuki -reaktionen, " siger Sharon Mitchell, en videnskabsmand i Pérez-Ramírez 'laboratorium. Det var denne reaktion, der vandt den japanske videnskabsmand Akira Suzuki og to kolleger Nobelprisen i kemi 2010.

Så langt, processen i kommerciel målestok har meget udbredt opløselige palladiumkatalysatorer. Tidligere forsøg på at fæstne den opløselige katalysator til et fast legeme resulterede altid i relativt ustabile og ineffektive katalysatorer.

Betydeligt mindre spild

ETH-forskernes nye palladiumkatalysator er meget mere stabil. Af den grund, og fordi det ikke opløses i reaktionsvæsken, det kan bruges over en meget længere periode. Hvad mere er, katalysatoren er meget mere omkostningseffektiv og omkring tyve gange mere effektiv end de katalysatorer, der bruges i dag.

"Det betyder, at den nye katalysator ikke kun reducerer omkostningerne ved at syntetisere finkemikalier, det reducerer også forbruget af palladium og mindsker mængden af ​​affald, " siger Pérez-Ramírez. Katalysatoren kan snart være klar til brug i industrien:Forskerne hævder, at det burde være nemt at opskalere katalysatorproduktion og -anvendelse fra laboratoriet.

Som forskerne påpeger, brugen af ​​grafitisk carbonnitrid som en fast katalysator er ikke begrænset til Suzuki-reaktionen. Det bør også være muligt at befolke gitteret med atomer af andre metaller end palladium for at katalysere andre synteser. ETH-forskerne vil undersøge disse muligheder i fremtidig forskning. De planlægger også at stifte et spin-off selskab til at markedsføre denne nye familie af katalysatorer.