Ученые нашли способ сделать производство пластика более экологичным

Ученые из Университета Кардиффа сделали шаг к более экологичному и устойчивому способу создания пластикового материала, используемого в различных предметах, от зубных щеток и гитарных струн до медицинских имплантов, строительных материалов и автомобильных запчастей. Сообщает phys.org.

В новой статье, опубликованной сегодня в журнале Science , команда сообщает о совершенно новом методе создания циклогексаноноксима — предшественника пластикового материала нейлона-6, который является ключевым конструкционным материалом, используемым в автомобильной, авиационной, электронной промышленности, швейной и медицинской промышленности.

В настоящее время оксим циклогексанона производится в промышленных масштабах с использованием перекиси водорода (H2O2 ), аммиака (NH3 ) и катализатора, называемого титаносиликат-1 (TS-1).

H2O2 , используемый в этом химическом процессе, как и во многих других, производится в другом месте, и его необходимо доставить, прежде чем его можно будет использовать в химической реакции.

Это дорогостоящий и углеродоемкий процесс, который также требует доставки высококонцентрированной H2O2 конечному потребителю перед разбавлением, что эффективно приводит к потере большого количества энергии, используемой во время концентрирования.

Точно так же стабилизаторы, часто используемые для увеличения срока хранения H2O2 , могут ограничивать срок службы реактора, и часто их необходимо удалять перед получением конечного продукта, что приводит к дополнительным экономическим и экологическим затратам.

Чтобы решить эту проблему, команда разработала метод, при котором H 2 O 2 синтезируется на месте из разбавленных потоков водорода и кислорода с использованием катализатора, состоящего из наночастиц золота и палладия (AuPd), которые либо непосредственно загружаются в TS -1 или на вторичном носителе.

Наночастицы размером примерно от 1 до 100 нанометров являются чрезвычайно полезными материалами для использования в качестве катализаторов из-за их большого отношения площади поверхности к объему по сравнению с объемными материалами.

Способ применялся в условиях, которые ранее считались чрезвычайно вредными для производства H2O2 , и может давать выходы циклогексаноноксима, сравнимые с выходами, наблюдаемыми в существующих коммерческих процессах, при этом избегая основных недостатков, связанных с коммерческим H2O2 .

Кроме того, команда смогла продемонстрировать универсальность этого подхода, производя ряд других важных для промышленности химических веществ, которые сами по себе имеют широкое применение.

Ведущий автор исследования д-р Ричард Льюис из Центра Макса Планка-Кардиффа по основам гетерогенного катализа, базирующегося в Институте катализа Кардиффа, сказал:

«Эта работа представляет собой положительный первый шаг к более устойчивым селективным химическим превращениям и имеет потенциально может заменить нынешний промышленный путь производства циклогексаноноксима.

Генерация H2O2 с помощью этого нового подхода может быть использована в широком спектре других промышленных приложений, которые в настоящее время зависят от использования TS-1 и H2O2 , что потенциально представляет собой коренное изменение в промышленной окислительной химии.

Это наглядная демонстрация того, что благодаря академическому и промышленному сотрудничеству можно добиться значительных улучшений в современных передовых технологиях, что приведет к значительной экономии средств и сокращению выбросов парниковых газов в основных промышленных процессах».