Pesquisadores da North Carolina State University demonstraram um novo, tecnologia verde para triagem acelerada e recuperação de solventes "comutáveis" usados ​​em aplicações de química verde. A nova abordagem torna o processo de triagem centenas de vezes mais rápido e acelera drasticamente a taxa na qual os solventes podem ser recuperados da solução.

"Nós efetivamente criamos uma plataforma que torna a química verde mais verde, "diz Milad Abolhasani, professor assistente de engenharia química e biomolecular na NC State e autor correspondente de um artigo sobre o trabalho. "Este trabalho acelera a capacidade da indústria de identificar o melhor solvente comutável para um processo químico específico e, em seguida, fornece ferramentas avançadas à indústria para recuperar esse solvente muito mais rapidamente do que seria possível usando as abordagens anteriores."

Em questão estão os solventes comutáveis, que mudam suas propriedades físico-químicas quando expostas ao dióxido de carbono (CO ₂ ) Este estudo se concentrou em solventes que se tornam hidrofílicos na presença de CO ₂ e água, mas são hidrofóbicos quando CO ₂ é removido. Isso os torna atraentes para uso em processos da indústria química e farmacêutica, porque o solvente pode ser facilmente removido do produto pela adição de CO ₂ e água. O solvente pode então ser recuperado da água, removendo o CO ₂ .

"Contudo, do ponto de vista industrial, existem desafios significativos, "Abolhasani diz." Especificamente, o processo de seleção de candidatos para identificar o solvente comutável mais eficiente para uma aplicação específica pode ser extremamente demorado e trabalhoso. E assim que você tiver o candidato certo a solvente comutável, removê-lo em grande escala também pode levar muito tempo. "

Para resolver o problema de triagem, A equipe de Abolhasani utilizou uma plataforma química de fluxo em microescala que executa amostras de 5 microlitros através de um tubo permeável a gás que é cercado por CO ₂ . Isso garante que o solvente na amostra esteja em contato constante com o CO ₂ (ou seja, transferência de massa intensificada), acelerar a reação e o processo de recuperação do solvente.

Usando esta técnica, os pesquisadores podem determinar a eficiência de um solvente, usando processamento de imagem, em apenas três minutos. A plataforma também permite que eles executem várias amostras simultaneamente. Contabilizando o tempo necessário para preparar cada amostra, o sistema permite que os usuários executem aproximadamente 280 experimentos de triagem por dia.

Por comparação, as técnicas convencionais de teste de lote requerem o uso de tamanhos de amostra maiores. Por exemplo, testar a eficiência de uma amostra de 5 mililitros usando técnicas convencionais de lote leva entre seis e oito horas - ou aproximadamente um teste por dia.

A equipe de Abolhasani também demonstrou em testes experimentais que a técnica de química de fluxo não era apenas mais rápida, mas foi tão preciso quanto o teste de lote convencional para determinar a eficiência de um solvente.

Além disso, os pesquisadores mostraram recentemente que podem reconfigurar a mesma plataforma de química de fluxo utilizada para a triagem rápida de solvente comutável em um modo de fluxo contínuo para recuperar solventes em grande escala. "Nossa abordagem também é mais econômica, pois é totalmente controlada por computador e é, Portanto, menos trabalho intensivo, "Abolhasani diz.

"Estamos entusiasmados com o potencial desta tecnologia de intensificação de processo e estamos procurando parceiros que nos ajudem a transferir a técnica do laboratório para P&D industrial e aplicações de manufatura."

O papel, "Investigação material-eficiente acelerada de solventes hidrofílicos comutáveis ​​para recuperação de solvente com eficiência energética, "é publicado na revista Química e Engenharia Sustentáveis ​​da ACS .