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I ricercatori della North Carolina State University hanno sviluppato un nuovo catalizzatore che migliora l'efficienza della conversione del butano, un componente del gas naturale, in butadiene, un elemento costitutivo della gomma sintetica e di una varietà di materie plastiche.
Creare butadiene dal butano è complicato. Le tecniche esistenti per convertire il butano in butadiene creano un mucchio di sottoprodotti che nessuno vuole o convertono solo una piccola frazione del butano in butadiene ogni volta che il butano passa attraverso il reattore chimico. Di conseguenza, devi eseguire ripetutamente lo stesso processo con il butano.
"Questo è un processo costoso in termini sia di energia che di denaro", afferma Fanxing Li, corrispondente autore del lavoro e professore Alcoa di ingegneria chimica e biomolecolare presso la North Carolina State University. "Perché dopo ogni passaggio attraverso il reattore chimico, devi separare il butadiene e i sottoprodotti dal butano, che richiede molta energia, e far scorrere nuovamente il butano attraverso il reattore."
Per questo motivo, ci sono pochissime piante dedicate alla produzione di butadiene. Invece, gran parte del butadiene utilizzato nella produzione proviene da impianti in cui il butadiene viene raccolto come sottoprodotto di altre reazioni.
"Questo è un problema, perché la domanda di butadiene supera di gran lunga l'offerta disponibile", afferma Li. "Volevamo trovare un modo più efficiente per convertire il butano in butadiene, rendendo gli impianti di produzione di butadiene più redditizi dal punto di vista commerciale, e questo lavoro è un passo importante in quella direzione."
In particolare, i ricercatori hanno progettato un catalizzatore che converte più butano in butadiene ad ogni passaggio attraverso il reattore, rispetto ai catalizzatori precedenti. Il lavoro è stato eseguito utilizzando una reazione di deidrogenazione ossidativa.
"Siamo stati in grado di convertire fino al 42,5% del butano in butadiene in un unico passaggio", afferma Li. "La precedente migliore performance che siamo riusciti a trovare era di circa il 30%. Questo è un primo grande passo, ma lo consideriamo un proof of concept:pensiamo di poter fare ancora molto di più per migliorare la selettività di questo processo."
Il catalizzatore stesso è un guscio di bromuro di litio che circonda un nucleo di ferrite di stronzio di lantanio. La reazione richiede un reattore modulare e la conversione avviene tra 450 e 500 gradi Celsius.
"Siamo aperti a collaborazioni per esplorare ulteriormente il potenziale di questo lavoro", afferma Li.
Il documento, "catalizzatori redox di perovskite rivestiti di alogenuri metallici alcalini per la deidrogenazione ossidativa anaerobica di n -butano", sarà pubblicato il 27 luglio sulla rivista ad accesso aperto Science Advances . Il primo autore dell'articolo è Yunfei Gao, un ex Ph.D. studente e post-dottorato presso la NC State, ora docente presso l'Università di scienza e tecnologia della Cina orientale. + Esplora ulteriormente
