Onderzoekers van de Universiteit van Illinois dragen bij aan de ontwikkeling van milieuvriendelijkere katalysatoren voor de productie van plastic en harsprecursoren die vaak zijn afgeleid van fossiele brandstoffen. De sleutel tot hun techniek komt van het herkennen van de unieke fysische en chemische eigenschappen van bepaalde metalen en hoe ze reageren met waterstofperoxide.

Veel kunststoffen zijn gemaakt van moleculen die olefinen worden genoemd en die zijn afgeleid van organische materialen zoals fossiele brandstoffen. Om dit soort kunststoffen te vormen, olefinemoleculen moeten worden gewijzigd met behulp van oxiderende chemicaliën om plastic en harsprecursoren te maken, monomeren genoemd, door hun chemische bindingen te herschikken, zodat ze andere monomeren kunnen bereiken en vastgrijpen. Hierdoor kunnen ze aan elkaar hechten tot lange moleculaire ketens - de bouwstenen van kunststoffen, zei David Flaherty, een professor in de chemische en biomedische technologie.

"De huidige methoden die worden gebruikt om olefinemoleculen om te zetten in iets nuttigs, gebruiken of produceren ook dingen die we niet willen, zoals chloor, die corrosief kunnen zijn, en CO2, " zei Daniël Bregante, een afgestudeerde student chemische en biomedische technologie die werkt met Flaherty, en een co-auteur van een rapport over de nieuwe methode.

Kooldioxide wordt vaak gezien als een afvalproduct van de verbranding van fossiele brandstoffen. Echter, Flaherty zei dat een aanzienlijke hoeveelheid CO2 wordt gevormd door de productie van kunststoffen die zijn afgeleid van fossiele brandstoffen.

Veel productieprocessen gebruiken milieugevaarlijke organische peroxiden of gechloreerde oxidanten, aldus Bregante. Samen, deze zorgen hebben de onderzoekers ertoe aangezet om groenere opties voor de productie van kunststoffen te onderzoeken.

In een paper gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society , de groep bekijkt hoe en waarom de identiteit van bepaalde metalen, overgangsmetalen genoemd, de reactie beïnvloeden. Ze onderzochten ook hoe efficiënt het proces is bij het gebruik van waterstofperoxide - een milieuvriendelijk oxidatiemiddel waarvan het enige afvalproduct water is. geen chloor of CO2.

Om de kritische monomeren te vormen, olefinen en oxidatiemiddelen passeren kleine, stijve sponsachtige structuren die zeolieten worden genoemd. Deze zeolieten bevatten metaalionen in de poriën die fungeren als katalysatoren om de chemische reactie in de richting van het plastic producerende pad te duwen, aldus Bregante.

"Dit proces wordt al tientallen jaren gebruikt, "Zei Flaherty. "Toch, de onderliggende redenen voor hoe de metaalatomen waterstofperoxide activeren en waarom sommige metalen beter zijn dan andere voor deze chemie zijn niet volledig begrepen."

De groep van Flaherty zei dat hun reactie twee wegen kan volgen:een die leidt tot de vorming van monomeren en een die leidt tot de verspillende afbraak van waterstofperoxide. Ze hebben in hun laatste onderzoek bewezen dat de twee routes verschillend zullen reageren, afhankelijk van welk metaal wordt gebruikt, en de volgende stap zal zijn om te kijken hoe het veranderen van de poriegrootte van de zeolieten de reacties zal beïnvloeden.

Door meer van de mysteries van deze reactie te ontrafelen, Flaherty en Bregante zeiden dat hun onderzoek uiteindelijk zou kunnen leiden tot een bredere acceptatie door de industrie van deze verfijnde en milieubewuste versie van een veel ouder proces.

"We moeten niet alleen weten dat het werkt, maar ook hoe het werkt om de industrie te overtuigen om over te stappen, Flaherty zei. "De faciliteiten die worden gebruikt om kunststoffen te produceren, beginnen aan het einde van hun nuttige levensduur te komen, en nieuwe industriële infrastructuur op basis van deze herziene methode zou een nieuwe start kunnen zijn."