Il butadiene, una delle olefine leggere più importanti dell'industria petrolchimica con una capacità produttiva globale di 18 milioni di tonnellate all'anno, viene attualmente prodotto attraverso la distillazione estrattiva di C4 frazioni provenienti da processi di steam cracking della nafta o deidrogenazione di C4 idrocarburi, che comportano entrambi un ampio consumo di energia e una significativa emissione di CO2 .
La crescente domanda del mercato ha suscitato molto interesse nella produzione specifica di queste materie prime. Pertanto, un percorso alternativo per produrre direttamente butadiene utilizzando qualsiasi materia prima sostenibile è auspicabile e potenziale.
L’etanolo, in quanto risorsa a zero emissioni di carbonio, può in linea di principio subire la formazione di legami C-C per produrre butadiene in modo sostenibile. I sistemi catalitici tradizionali sono stati classificati in due categorie:metalli di transizione dei gruppi 4 e 5 e MgO-SiO2 .
Tra i catalizzatori riportati, Zn-Y/Beta è particolarmente degno di nota a causa della sua buona selettività per il butadiene (>60%). Nonostante siano stati compiuti grandi sforzi in questa direzione, la produzione costante di butadiene dall’etanolo in condizioni di reazione blande rimane una sfida irrisolta, che generalmente porta a una rapida disattivazione. Un'altra difficoltà per la formazione del butadiene è che la disidratazione spesso compete con la reazione di deidrogenazione sul catalizzatore acido di Lewis.
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. An-Hui Lu dell'Università di Tecnologia di Dalian, in Cina, ha segnalato il primo fosfato di ittrio drogato con cobalto (Co-YPO4 ) catalizzatore, per l'attivazione preferenziale dell'etanolo per formare acetaldeide e successivo accoppiamento C-C e disidratazione a butadiene. Il catalizzatore ha mostrato una selettività del 68,5% rispetto al butadiene in una conversione di etanolo del 78,2% a 350 °C, e quindi una resa vicina al 61% in olefina totale (butadiene ed etene). Il lavoro è pubblicato sul Chinese Journal of Catalysis .
Combinato con varie caratterizzazioni in situ, una forte interazione di coordinamento tra Co 2+ siti e il gruppo fosfato su YPO4 è stato identificato come favorevole per migliorare le prestazioni della deidrogenazione dell'etanolo.
L'YPO4 la superficie ha esposto Y 3+ sito, che può catalizzare efficacemente la reazione di accoppiamento CC. Attraverso la combinazione delle specie Co e Y in un catalizzatore, ovvero Co-YPO4 , si potrebbe ottenere l'effetto sinergico dei siti bifunzionali.
Ulteriori informazioni: Bai-Chuan Zhou et al, specie Co2+ coordinate da PO43 sul fosfato di ittrio che aumentano la valorizzazione dell'etanolo in butadiene, Chinese Journal of Catalysis (2024). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64567-X
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
