Cientistas da Universidade de São Petersburgo, juntamente com os pesquisadores do Instituto N.D. Zelinsky de Química Orgânica da Academia Russa de Ciências, desenvolveram um reator tubo a tubo que fornece reações eficientes sem o uso de aquecedores externos. Essa abordagem reduz significativamente os custos de energia ao realizar pesquisas químicas.
Os resultados da pesquisa são publicados no International Journal of Molecular Science .

As reações químicas podem ocorrer com liberação de calor (exotérmica) ou com consumo de calor (endotérmica). No primeiro caso, as emissões térmicas resultantes geralmente se dissipam. No entanto, eles podem ser usados ​​para iniciar as reações do segundo tipo que requerem calor adicional para absorção. A estrutura desenvolvida pelos químicos parece uma garrafa térmica que permite o uso da energia térmica liberada para iniciar a segunda reação.

Os cientistas desenvolveram um reator tubo a tubo especial que proporciona uma reação eficiente da hidrólise do carbeto de cálcio – interação do composto de cálcio e carbono com água. Hoje, o carboneto de cálcio é usado ativamente na indústria para obter acetileno gasoso e usá-lo para produzir ácido acético, álcool etílico, plástico, resina de borracha e até motores a jato.

O reator consiste em um tubo externo e um tubo interno conectados por uma peça de união impressa com nylon por um impresso em 3D. Os tubos não entram em contato uns com os outros. Essa estrutura ajuda a criar a chamada garrafa térmica de aquecimento. Os aquecedores estão localizados no espaço entre os dois tubos ou na "parede" do reator.

Para realizar uma reação eficaz, os pesquisadores colocaram grânulos de carboneto de cálcio no espaço entre os tubos, adicionaram um solvente e água e misturaram. A mistura aqueceu e o calor resultante foi para a parte interna iniciando a reação endotérmica entre os reagentes nela contidos. Os pesquisadores conseguiram realizar dois tipos de reações com menor consumo de energia sem usar aquecedores externos.

O calor liberado e absorvido foi registrado com um termovisor, que demonstrou uma mudança na temperatura dentro do dispositivo durante a reação em modo de tempo real.

Descobriu-se que o efeito térmico no reator depende do tipo de solvente, bem como da quantidade de água e carboneto. Assim, se a "parede" do aparelho contivesse pouca água (apenas 5%) e muito solvente, quase nenhuma liberação de calor era detectada. Aumentar a quantidade de água para 50% ou mais, pelo contrário, leva a um rápido aumento da temperatura até 90 °С apenas em cinco minutos.

"O carbeto de cálcio é capaz de iniciar reações sem fontes externas de calor. O dispositivo 'tube-in-tube' que desenvolvemos ajuda a controlar e alterar a velocidade de hidrólise, se necessário. Pode ser usado na indústria para obter acetileno, por exemplo. A adição de água ao carboneto gera tanto calor que o acetileno liberado polimeriza e se torna inútil. Misturas de solventes e água podem retardar esse processo, interromper a polimerização indesejada e levar o calor embora de maneira mais eficiente", disse Konstantin Rodygin, pesquisador principal , Pesquisador Associado do Laboratório de Análise de Cluster da Universidade de São Petersburgo.

O grupo de pesquisa de químicos da Universidade de São Petersburgo também está trabalhando em uma estratégia para um ciclo de produção neutro em carbono que diminua as emissões de dióxido de carbono. + Explorar mais

Uma nova estratégia para o uso mais ecológico do carboneto de cálcio