Credito:North Carolina State University
I ricercatori della North Carolina State University hanno dimostrato un nuovo, tecnologia verde sia per lo screening accelerato che per il recupero di solventi "commutabili" utilizzati nelle applicazioni della chimica verde. Il nuovo approccio rende il processo di screening centinaia di volte più veloce e accelera drasticamente la velocità con cui i solventi possono essere recuperati dalla soluzione.
"Abbiamo effettivamente creato una piattaforma che rende la chimica verde più verde, "dice Milad Abolhasani, un assistente professore di ingegneria chimica e biomolecolare presso la NC State e corrispondente autore di un articolo sul lavoro. "Questo lavoro accelera la capacità dell'industria di identificare il miglior solvente commutabile per uno specifico processo chimico e quindi fornisce strumenti avanzati all'industria per recuperare quel solvente molto più rapidamente di quanto sia possibile utilizzando approcci precedenti".
In questione sono i solventi commutabili, che cambiano le loro proprietà fisico-chimiche se esposti all'anidride carbonica (CO 2 ). Questo studio si è concentrato sui solventi che diventano idrofili in presenza di CO 2 e acqua, ma sono idrofobi quando CO 2 è rimosso. Ciò li rende interessanti per l'uso nei processi dell'industria chimica e farmaceutica, perché il solvente può essere facilmente rimosso dal prodotto aggiungendo CO 2 e acqua. Il solvente può quindi essere recuperato dall'acqua rimuovendo la CO 2 .
"Però, dal punto di vista industriale, ci sono sfide significative, "Abolhasani dice. "In particolare, il processo di screening dei candidati per identificare il solvente commutabile più efficiente per una particolare applicazione può essere estremamente dispendioso in termini di tempo e manodopera. E una volta che hai il giusto candidato solvente commutabile, rimuoverlo su larga scala può anche richiedere molto tempo."
Per affrontare il problema dello screening, Il team di Abolhasani ha utilizzato una piattaforma chimica a flusso su microscala che esegue campioni da 5 microlitri attraverso un tubo permeabile al gas circondato da CO 2 . Ciò garantisce che il solvente nel campione sia in costante contatto con la CO 2 (cioè., trasferimento di massa intensificato), accelerando la reazione e il processo di recupero del solvente.
Utilizzando questa tecnica, i ricercatori possono determinare l'efficienza di un solvente, utilizzando l'elaborazione delle immagini, in appena tre minuti. La piattaforma consente inoltre loro di eseguire più campioni contemporaneamente. Contabilità del tempo necessario per preparare ogni campione, il sistema consente agli utenti di eseguire circa 280 esperimenti di screening al giorno.
A confronto, le tecniche di test batch convenzionali richiedono l'uso di campioni di dimensioni maggiori. Per esempio, testare l'efficienza di un campione da 5 millilitri utilizzando tecniche batch convenzionali richiede da sei a otto ore, o circa un test al giorno.
Il team di Abolhasani ha anche dimostrato nei test sperimentali che la tecnica della chimica del flusso non era solo più veloce, ma era altrettanto accurato quanto il test batch convenzionale nel determinare l'efficienza di un solvente.
Inoltre, i ricercatori hanno recentemente dimostrato di poter riconfigurare la stessa piattaforma chimica a flusso utilizzata per lo screening rapido dei solventi commutabile in una modalità a flusso continuo per il recupero di solventi su larga scala. "Il nostro approccio è anche più conveniente in quanto è completamente controllato da computer ed è, perciò, meno laborioso, "dice Abolhasani.
"Siamo entusiasti del potenziale di questa tecnologia di intensificazione dei processi e stiamo cercando partner che ci aiutino a trasferire la tecnica dal laboratorio alle applicazioni di ricerca e sviluppo industriale e di produzione".
La carta, "Indagine accelerata sull'efficienza dei materiali di solventi idrofilici commutabili per il recupero di solventi ad alta efficienza energetica, " è pubblicato sulla rivista Chimica e ingegneria sostenibili ACS .
