Cientistas descobrem uma rota mais ecológica para materiais industriais amplamente utilizados
Crédito:Pixabay/CC0 Public Domain
Cientistas da Universidade de Cardiff deram um passo em direção a uma maneira mais ecológica e sustentável de criar um material plástico encontrado em uma variedade de itens, desde escovas de dentes e cordas de violão até implantes médicos, materiais de construção e peças de automóveis.
Em um novo artigo publicado hoje na revista
Science , a equipe relata um novo método de criação de ciclohexanona oxima - um precursor do material plástico Nylon-6, que é um material de construção chave usado nas indústrias automotiva, aeronáutica, eletrônica, de vestuário e médica.
Estima-se que a produção global de Nylon-6 deve atingir cerca de 9 milhões de toneladas métricas por ano até 2024, levando os cientistas a buscar formas mais verdes e sustentáveis de produzir ciclohexanona oxima.
Atualmente, a ciclohexanona oxima é produzida industrialmente através de um processo envolvendo peróxido de hidrogênio (H
2 O
2 ), amônia (NH
3 ) e um catalisador chamado titanossilicato-1 (TS-1).
O H
2 O
2 usado neste processo químico, assim como em muitos outros, é produzido em outro lugar e precisa ser enviado antes que possa ser usado na reação química.
Este é um processo caro e intensivo em carbono que também exige o envio de H
2 altamente concentrado O
2 para o usuário final antes da diluição, o que efetivamente desperdiça as grandes quantidades de energia usadas durante a concentração.
Da mesma forma, os agentes estabilizantes frequentemente usados para aumentar a vida útil do H
2 O
2 podem limitar a vida útil do reator e muitas vezes precisam ser removidos antes de chegar a um produto final, levando a maiores custos econômicos e ambientais.
Para resolver esse problema, a equipe desenvolveu um método em que H
2 O
2 é sintetizado in situ a partir de fluxos diluídos de hidrogênio e oxigênio, usando um catalisador que consiste em nanopartículas de ouro-paládio (AuPd) que são carregadas diretamente no TS-1 ou em um transportador secundário.
As nanopartículas, que medem aproximadamente entre 1 e 100 nanômetros, são materiais extremamente úteis para serem usados como catalisadores devido à sua grande proporção de área de superfície para volume em comparação com materiais a granel.
O método foi realizado em condições anteriormente consideradas extremamente prejudiciais para H
2 O
2 produção e pode produzir rendimentos de ciclohexanona oxima comparáveis aos observados nos processos comerciais atuais, evitando as principais desvantagens associadas ao H
2 comercial O
2 .
Além disso, a equipe foi capaz de demonstrar a versatilidade dessa abordagem produzindo uma variedade de outros produtos químicos industrialmente importantes, que têm uma ampla gama de aplicações.
O principal autor do estudo, Dr. Richard Lewis, do Max Planck-Cardiff Center on the Fundamentals of Heterogeneous Catalysis, baseado no Cardiff Catalysis Institute, disse:"Este trabalho representa um primeiro passo positivo para transformações químicas seletivas mais sustentáveis e tem a potencial para substituir a rota industrial atual para ciclohexanona oxima.
"A geração de H
2 O
2 através desta nova abordagem pode ser usado em uma ampla gama de outras aplicações industriais que atualmente dependem do uso de TS-1 e H
2 O
2 , representando potencialmente uma mudança radical na química de oxidação industrial.
"Esta é uma demonstração clara de que, por meio de colaboração acadêmica e industrial, melhorias significativas nas tecnologias de ponta atuais podem ser feitas, levando a economias significativas de custos e redução nas emissões de gases de efeito estufa de um grande processo industrial".
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