Rappresentazione del processo per cui i sali di formiato fungono da catalizzatori attivi e selettivi per l'idrosililazione della CO2. Credito:ACS Sustainable Chem. ing.
Ricercatori in Giappone hanno presentato un catalizzatore organico per l'anidride carbonica (CO 2 ) riduzione poco costosa, facilmente reperibile e riciclabile. Poiché il livello di attività catalitica può essere regolato dalle condizioni del solvente, le loro scoperte potrebbero aprire molte nuove direzioni per la conversione della CO 2 a composti organici di utilità industriale.
La sostenibilità è un obiettivo chiave nello sviluppo di catalizzatori di nuova generazione per la CO 2 riduzione. Un approccio promettente è una reazione chiamata idrosililazione della CO 2 . Però, la maggior parte dei catalizzatori finora sviluppati per questo scopo ha lo svantaggio di contenere metalli costosi, non ampiamente disponibile e potenzialmente dannoso per l'ambiente.
Ora, scienziati del Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) e del Renewable Energy Research Center presso l'Istituto nazionale giapponese di scienza e tecnologia industriale avanzata (AIST) hanno dimostrato la possibilità di utilizzare un materiale completamente riciclabile, catalizzatore privo di metalli.
Confrontando quanto bene i diversi catalizzatori organici potrebbero ottenere l'idrosililazione della CO 2 , il team ne ha individuato uno che ha superato tutti gli altri in termini di selettività e rendimento. Questo catalizzatore, chiamato tetrabutilammonio (TBA) formiato, raggiunto il 99 percento di selettività e ha prodotto il prodotto di formiato desiderato con una resa del 98 percento. La reazione è avvenuta rapidamente (entro 24 ore) e in condizioni blande, ad una temperatura di 60°C.
Sorprendentemente, il catalizzatore ha un fatturato fino a 1800, che è più di un ordine di grandezza superiore ai risultati precedenti.
Nel 2015, il team leader Ken Motokura del Dipartimento di Scienze Chimiche e Ingegneria di Tokyo Tech ei suoi colleghi hanno scoperto che i sali di formiato mostrano un'attività catalitica promettente. È stato questo suggerimento che ha fornito la base per lo studio attuale. Motokura spiega:"Anche se ci aspettavamo che i sali di formiato mostrassero una buona attività catalitica, Il formiato TBA ha mostrato una selettività molto più elevata, stabilità e attività che sono andate oltre le nostre aspettative."
Nello studio attuale, i ricercatori hanno scoperto che il catalizzatore può essere reso riutilizzabile utilizzando il toluene come solvente. Hanno dimostrato che i solventi basici di Lewis come N-metilpirrolidone (NMP) e dimetilsolfossido (DMSO) possono accelerare la reazione, il che significa che il sistema catalitico è sintonizzabile.
Nel complesso i risultati, pubblicati nell'edizione online della rivista Chimica e ingegneria sostenibili ACS —offrire un nuovo, percorso ecologico per ridurre la CO 2 allo stesso tempo producendo prodotti di formiato di importanza industriale.
Il formiato di silile può essere facilmente convertito in acido formico, che può fungere da importante vettore di idrogeno, Per esempio, nelle celle a combustibile. L'elevata reattività del formiato di silile ne consente la conversione in intermedi per la preparazione di composti organici come acidi carbossilici, ammidi e alcoli.
"Questa efficiente tecnica di trasformazione della CO 2 al silil formiato amplierà le possibilità di CO 2 utilizzo come materia prima chimica, " dice Motokura.