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Gli scienziati dell'Università di Cardiff hanno compiuto un passo verso un modo più ecologico e sostenibile di creare un materiale plastico che si trova in una gamma di articoli da spazzolini da denti e corde per chitarra a impianti medici, materiali da costruzione e parti di automobili.
In un nuovo articolo pubblicato oggi sulla rivista Scienza , il team segnala un nuovissimo metodo per creare cicloesanone ossima, un precursore del materiale plastico Nylon-6, un materiale da costruzione chiave utilizzato nell'industria automobilistica, aeronautica, elettronica, dell'abbigliamento e medica.
Si stima che la produzione globale di nylon-6 dovrebbe raggiungere circa 9 milioni di tonnellate all'anno entro il 2024, spingendo gli scienziati a cercare metodi più ecologici e sostenibili per produrre cicloesanone ossima.
Attualmente, la cicloesanone ossima viene prodotta industrialmente attraverso un processo che coinvolge il perossido di idrogeno (H2 O2 ), ammoniaca (NH3 ) e un catalizzatore chiamato titanosilicate-1 (TS-1).
L'H2 O2 utilizzato in questo processo chimico, così come in molti altri, viene prodotto altrove e deve essere spedito prima di poter essere utilizzato nella reazione chimica.
Questo è un processo costoso e ad alta intensità di carbonio che richiede anche la spedizione di H2 altamente concentrato O2 all'utente finale prima della diluizione, che spreca efficacemente la grande quantità di energia utilizzata durante la concentrazione.
Allo stesso modo, gli agenti stabilizzanti sono spesso usati per aumentare la durata di conservazione di H2 O2 possono limitare la durata del reattore e spesso devono essere rimossi prima di arrivare al prodotto finale, con conseguenti ulteriori costi economici e ambientali.
Per affrontare questo problema, il team ha ideato un metodo in cui H2 O2 viene sintetizzato in situ da flussi diluiti di idrogeno e ossigeno, utilizzando un catalizzatore costituito da nanoparticelle di oro-palladio (AuPd) che vengono caricate direttamente sul TS-1 o su un supporto secondario.
Le nanoparticelle, che misurano all'incirca tra 1 e 100 nanometri, sono materiali estremamente utili da utilizzare come catalizzatori grazie al loro ampio rapporto superficie/volume rispetto ai materiali sfusi.
Il metodo è stato eseguito in condizioni precedentemente ritenute estremamente dannose per H2 O2 produzione e può produrre rese di cicloesanone ossima paragonabili a quelle osservate negli attuali processi commerciali, evitando i maggiori inconvenienti associati all'H2 commerciale O2 .
Inoltre, il team è stato in grado di dimostrare la versatilità di questo approccio producendo una gamma di altri prodotti chimici importanti dal punto di vista industriale, che a loro volta hanno applicazioni ad ampio raggio.
L'autore principale dello studio, il dott. Richard Lewis, del Max Planck–Cardiff Center on the Fundamentals of Heterogeneous Catalysis, con sede presso il Cardiff Catalysis Institute, ha dichiarato:"Questo lavoro rappresenta un primo passo positivo verso trasformazioni chimiche selettive più sostenibili e ha il potenziale per sostituire l'attuale percorso industriale verso la cicloesanone ossima.
"La generazione di H2 O2 attraverso questo nuovo approccio potrebbe essere utilizzato in un'ampia gamma di altre applicazioni industriali che attualmente dipendono dall'uso di TS-1 e H2 O2 , che potenzialmente rappresentano un cambiamento epocale nella chimica dell'ossidazione industriale.
"Questa è una chiara dimostrazione che attraverso la collaborazione accademica e industriale, è possibile apportare miglioramenti significativi alle attuali tecnologie all'avanguardia, portando a significativi risparmi sui costi e una riduzione delle emissioni di gas serra da un importante processo industriale". + Esplora ulteriormente
