Gli scienziati dell'Università di San Pietroburgo, insieme ai ricercatori dell'Istituto di chimica organica N.D. Zelinsky dell'Accademia delle scienze russa, hanno sviluppato un reattore tubo nel tubo che fornisce reazioni efficienti senza l'uso di riscaldatori esterni. Questo approccio riduce significativamente i costi energetici durante l'esecuzione della ricerca chimica.

I risultati della ricerca sono pubblicati sull'International Journal of Molecular Science .

Le reazioni chimiche possono procedere con rilascio di calore (esotermico) o con consumo di calore (endotermico). Nel primo caso, le emissioni termiche risultanti spesso si dissipano. Tuttavia, possono essere utilizzati per avviare le reazioni del secondo tipo che richiedono calore aggiuntivo per l'assorbimento. La struttura sviluppata dai chimici si presenta come un thermos che consente di utilizzare l'energia termica rilasciata per avviare la seconda reazione.

Gli scienziati hanno sviluppato uno speciale reattore tubo nel tubo che fornisce una reazione efficiente dell'idrolisi del carburo di calcio, l'interazione del composto di calcio e del carbonio con l'acqua. Oggi, il carburo di calcio viene utilizzato attivamente nell'industria per ottenere acetilene gassoso e utilizzarlo per produrre acido acetico, alcol etilico, plastica, resina di gomma e persino motori a reazione.

Il reattore è costituito da un tubo esterno e un tubo interno collegati da una parte di giunzione stampata con nylon da una stampa 3D. I tubi non entrano in contatto tra loro. Questa struttura aiuta a creare un cosiddetto thermos di riscaldamento. I riscaldatori si trovano nello spazio tra i due tubi o nella "parete" del reattore.

Per effettuare una reazione efficace, i ricercatori hanno posizionato granuli di carburo di calcio nello spazio tra i tubi, hanno aggiunto un solvente e acqua e lo hanno mescolato. La miscela riscaldata e il calore risultante è andato nella parte interna dando inizio alla reazione endotermica tra i reagenti in essa contenuti. I ricercatori sono stati in grado di effettuare due tipi di reazioni con un minor consumo di energia senza utilizzare riscaldatori esterni.

Il calore rilasciato e assorbito è stato registrato con una termocamera, che ha dimostrato un cambiamento di temperatura all'interno del dispositivo durante la reazione in modalità in tempo reale.

Si è scoperto che l'effetto termico nel reattore dipende dal tipo di solvente nonché dalla quantità di acqua e carburo. Pertanto, se il "muro" del dispositivo conteneva poca acqua (solo il 5%) e molto solvente, non veniva rilevato quasi nessun rilascio di calore. Aumentare la quantità di acqua al 50% e oltre, al contrario, porta a un rapido aumento della temperatura fino a 90 °С solo in cinque minuti.

"Il carburo di calcio è in grado di avviare reazioni senza fonti di calore esterne. Il dispositivo 'tube-in-tube' che abbiamo sviluppato aiuta a controllare e modificare la velocità di idrolisi, se necessario. Può essere utilizzato nell'industria per ottenere l'acetilene, ad esempio. L'aggiunta di acqua al carburo genera così tanto calore che l'acetilene rilasciato polimerizza e diventa inutile. Miscele di solventi e acqua possono rallentare questo processo, fermare la polimerizzazione indesiderata e portare via il calore in modo più efficiente", ha affermato Konstantin Rodygin, ricercatore principale , Research Associate presso il Laboratory of Cluster Analysis presso l'Università di San Pietroburgo.

Il gruppo di ricerca di chimici dell'Università di San Pietroburgo sta anche lavorando a una strategia per un ciclo di produzione carbon neutral che riduca le emissioni di anidride carbonica. + Esplora ulteriormente

Una nuova strategia per un uso più ecologico del carburo di calcio