I ricercatori di ingegneria chimica hanno sviluppato un nuovo catalizzatore che aumenta significativamente la resa nella produzione di stirene, riducendo contemporaneamente il consumo di energia e le emissioni di gas serra.

"Lo stirene è una sostanza chimica sintetica che viene utilizzata per produrre una varietà di plastiche, resine e altri materiali, "dice Fanxing Li, autore corrispondente del lavoro e Alcoa Professor of Chemical Engineering presso la North Carolina State University. "Poiché è in un uso così diffuso, siamo lieti di poter sviluppare una tecnologia conveniente e che ridurrà l'impatto ambientale della produzione di stirene." Le stime del settore prevedono che i produttori produrranno più di 33 milioni di tonnellate di stirene ogni anno entro il 2023.

Le tecnologie convenzionali di produzione dello stirene hanno una resa in un solo passaggio di circa il 54%. In altre parole, per ogni 100 unità di materia prima immesse nel processo, otterresti 54 unità di stirene da ogni passaggio. Usando il loro nuovo catalizzatore, i ricercatori sono stati in grado di ottenere una resa in un solo passaggio del 91%.

Il processo di conversione avviene a 500-600 gradi Celsius, lo stesso intervallo di temperatura dei processi di produzione dello stirene convenzionali. Però, c'è una grande differenza.

"Le tecniche attuali richiedono l'iniezione di grandi volumi di vapore nel reattore dove avviene la conversione, "dice Yunfei Gao, uno studioso post-dottorato presso NC State e co-autore di un articolo sul lavoro. "La nostra tecnica non richiede vapore. In termini pratici, questo riduce drasticamente la quantità di energia necessaria per eseguire la conversione."

Nello specifico, il processo di conversione che incorpora il nuovo catalizzatore utilizza l'82% in meno di energia e riduce le emissioni di anidride carbonica del 79%.

"Questi progressi sono resi possibili dal design ingegnerizzato del catalizzatore stesso, "dice Xing Zhu, co-autore principale dell'articolo e ricercatore presso la Kunming University of Science and Technology (KUST). "Il nuovo catalizzatore redox ha una superficie in ferrite di potassio per la fase catalitica e un nucleo misto di ossido di calcio e manganese per lo stoccaggio dell'ossigeno reticolare". Zhu ha lavorato al progetto come visiting scholar presso NC State.

"Per adottare il nuovo catalizzatore, i produttori di stirene dovrebbero adottare uno stile di reattore diverso da quello che stanno attualmente utilizzando, Li dice. "Avrebbero bisogno di qualcosa di simile a un reattore CATOFIN. Ma quelli sono già ampiamente utilizzati per altre applicazioni industriali. E i risparmi sui costi derivanti dal nuovo processo dovrebbero essere significativi".

La carta, "Un catalizzatore multifunzionale su misura per la produzione di stirene ultra efficiente in uno schema redox ciclico, " è pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura .