Rappresentazione schematica della strategia di decarbossilazione fotocatalitica per la produzione di alcani da acidi grassi derivati da biomassa. Credito:Huang Zhipeng
I ricercatori guidati dal Prof. Wang Feng del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze hanno riferito che la decarbossilazione fotocatalitica è un percorso alternativo efficiente per convertire gli acidi grassi derivati dalla biomassa in alcani in condizioni miti di temperatura e pressione ambiente . Questa scoperta è stata pubblicata in Catalisi della natura il 19 febbraio.
Gli alcani a catena lunga sono il componente principale del diesel e del carburante per aerei. Perciò, produzione di questi alcani da biomasse rinnovabili, come gli acidi grassi derivati dalla biomassa al posto delle risorse fossili, è importante per lo sviluppo di un approvvigionamento energetico sostenibile. Però, i sistemi catalitici più affermati richiedono condizioni operative difficili (ad es. alta temperatura e pressione) ed eccessiva H 2 consumo.
I ricercatori hanno scoperto che sotto l'illuminazione, la decarbossilazione degli acidi grassi potrebbe essere facilmente indotta da fori fotogenerati sul semiconduttore TiO 2 , successivamente generando intermedi radicali alchilici.
Però, a causa della reattività incontrollabile dei radicali alchilici, la produzione degli alcani desiderati era caratterizzata da bassa selettività. "Controllare razionalmente la conversione degli intermedi radicali per la terminazione preferenziale dell'idrogeno è la chiave per un'elevata selettività nell'ottenimento di prodotti alcani, " ha detto il prof. Wang.
Gli scienziati hanno scoperto che quando si espone il catalizzatore Pt/TiO 2 a H 2 in atmosfera di luce, l'interazione tra il catalizzatore e H 2 ha generato una superficie ricca di idrogeno, così i radicali fotogenerati potrebbero essere rapidamente eliminati dalle specie di idrogeno di superficie, inibendo così notevolmente l'oligomerizzazione.
Questi risultati mostrano che gli alcani Cn-1 possono essere ottenuti da acidi grassi C12-C18 derivati da biomassa con rese elevate (maggiori o uguali al 90%) in condizioni blande (30 °C, h 2 pressione minore o uguale a 0,2 MPa) con irraggiamento LED a 365 nm. Inoltre, le velocità medie di produzione sono paragonabili a quelle dei sistemi termocatalitici operanti in condizioni di reazione gravose.
Il tallolio e gli acidi grassi di soia sono i sottoprodotti di basso valore delle industrie di raffinazione della polpa e dell'olio di soia, rispettivamente. I ricercatori hanno condotto la conversione di queste due miscele industriali di acidi grassi, ottenere prodotti alcani con rese elevate (fino al 95%).
"Un processo così ecologico e rispettoso dell'ambiente è promettente. Collega la chimica fotosintetica e la catalisi industriale, ed estende la catena di utilizzo della fotoenergia. È particolarmente promettente considerando gli abbondanti acidi grassi di bassa qualità disponibili in Cina, " ha detto Wang.
