I chimici della Ruhr-Universität Bochum (RUB) hanno sviluppato un nuovo, catalizzatore a basso costo per la produzione di plastica. Trasforma un prodotto di bioraffineria in un materiale di partenza per la sintesi di materie plastiche, che potrebbe rappresentare un'alternativa sostenibile al PET diffuso. Allo stesso tempo, la potenziale fonte di energia idrogeno può anche formarsi durante la reazione. Durante lo studio, il team che circonda il Dr. Stefan Barwe e il Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann del Centro di Scienze Elettrochimiche di Bochum ha collaborato con il Laboratorio di Chimica Industriale RUB sotto la guida del Prof. Dr. Martin Muhler. I ricercatori descrivono il lavoro sulla rivista Angewandte Chemie dal 9 luglio 2018.

"Potremmo fare un grande passo verso un'industria chimica sostenibile se non usassimo il petrolio greggio come materia prima, ma piuttosto biomassa che non viene utilizzata come alimento, "dice Wolfgang Schuhmann.

Un'alternativa al PET

Nel loro studio, i ricercatori di Bochum presentano un catalizzatore di boruro di nichel che, poiché non contiene metalli preziosi, è facilmente disponibile e conveniente rispetto a molti altri catalizzatori. Può trasformare il prodotto di bioraffineria HMF (5-idrossimetil-furfurale) in FDCA (2, acido 5-furandicarbossilico). "FDCA è interessante per l'industria perché può essere trasformato in poliesteri, " spiega Stefan Barwe. "PEF, un'alternativa al PET, può così essere prodotto – e tutto questo si basa su materie prime rinnovabili, cioè piante."

Nei test condotti dal team di Bochum, il catalizzatore ha trasformato il 98,5% del materiale di partenza HMF in FDCA in mezz'ora; non si creano prodotti di scarto. "Abbiamo anche progettato il catalizzatore in modo tale che sia efficace nelle stesse condizioni in cui ha successo anche la produzione di idrogeno, " Stefan Barwe descrive un ulteriore vantaggio dello sviluppo. I ricercatori sono stati quindi anche in grado di utilizzare il materiale di partenza per sintetizzare l'idrogeno come potenziale fonte di energia. L'idrogeno viene solitamente acquisito dall'acqua mediante elettrolisi, che produce anche ossigeno. La fase di reazione particolarmente energivora, evoluzione dell'ossigeno, è stato eliminato quando i ricercatori hanno collegato l'evoluzione dell'idrogeno e la produzione dell'FDCA.

Il team ha inoltre chiarito la reazione passo dopo passo utilizzando metodi elettrochimici e spettroscopia a infrarossi. Per la prima volta, i chimici sono stati in grado di tracciare in tempo reale quali prodotti intermedi trasformano l'HMF in FDCA.