Uno studio del Center for Integrated Technology and Organic Synthesis (CiTOS) dimostra come il glicerolo carbonato, un additivo industriale di origine biologica, possa essere prodotto in tempi record utilizzando CO2 e un sottoprodotto dell'industria del riciclaggio dell'olio da cucina.
Questo studio, condotto in collaborazione con un team del Centro Studi e Ricerche sulle Macromolecole (CERM) sotto l'egida di un'Azione di Ricerca Concertata e pubblicato in Angewandte Chemie International Edition , pone le basi per una produzione industriale continua.
Le ambiziose direttive in materia di ricerca e sviluppo e produzione in Europa stanno stimolando l’integrazione di tecnologie innovative per ridurre l’impatto ambientale e abbandonare la dipendenza esclusiva dalle risorse petrolchimiche. In questo contesto, i ricercatori di CiTOS, guidati da Jean-Christophe Monbaliu, stanno sviluppando nuovi processi che privilegiano le molecole derivate dalla biomassa.
Il glicerolo è un obiettivo primario tra queste molecole biobased a causa della sua abbondanza. Il glicerolo deriva principalmente dall'industria del biodiesel e dal riciclaggio dell'olio da cucina; il suo basso valore economico lo ha relegato fino ad oggi allo status di rifiuto. Un altro spreco è diventato il nemico pubblico numero uno:la CO2 , è un effluente gassoso industriale di scarso valore economico.
Unendo le rispettive aree di competenza, i team di CiTOS (chimica organica a flusso continuo in reattori micro/mesofluidi e upgrading di composti biobased) e CERM (sintesi di materiali organici da CO2 ) stanno sviluppando nuovi metodi per valorizzare il glicerolo e la CO2 verso molecole ad alto valore aggiunto.
Carbonato di glicerolo, che formalmente risulta dalla condensazione di glicerolo e CO2 , è recentemente diventata una stella nascente. Offre numerosi vantaggi rispetto ad altri carbonati a base di petrolio come i carbonati di etilene e propilene, che sono importanti trasportatori di elettroliti nelle batterie al litio.
La sua infiammabilità significativamente inferiore potrebbe ridurre notevolmente i rischi di incendio inerenti a queste batterie. Il carbonato può anche essere utilizzato come biolubrificante, agente di formulazione o solvente verde alternativo. "Nonostante questo potenziale, il mercato attuale del glicerolo carbonato rimane molto limitato", commenta Jean-Christophe Monbaliu. "Il motivo principale è che gli attuali processi di produzione sono lenti e costosi. Il nostro lavoro è in procinto di cambiare questa situazione."
Il lavoro si basa su un approccio ibrido che combina chimica organica fondamentale e applicata:uno studio dettagliato del meccanismo attraverso la chimica quantistica e il suo dispiegamento in condizioni mesofluidiche convergono verso un processo intensificato unico. Il processo, validato su scala pilota, trasforma un derivato diretto del glicerolo, ovvero il glicidolo, in presenza di CO2 e un catalizzatore organico in glicerolo carbonato.
L'efficienza del processo, che viene completato in meno di 30 secondi, supera di gran lunga tutti i processi attuali per la produzione di carbonato di glicerolo. "Questi parametri favorevoli aprono prospettive senza precedenti per una potenziale industrializzazione futura", conclude Jean-Christophe Monbaliu.
Ulteriori informazioni: Claire Muzyka et al, Processo a flusso continuo intensificato per la produzione scalabile di glicerolo carbonato di origine biologica, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI:10.1002/anie.202319060
Informazioni sul giornale: Edizione Internazionale Angewandte Chemie
Fornito dall'Università di Liegi
