Een chemicus van de RUDN University heeft een milieuvriendelijke manier gevonden om esters van levulinezuur te verkrijgen die worden gebruikt als brandstofadditief voor chemische synthese. Samen met collega's uit Frankrijk, Griekenland en Spanje, hij verkreeg deze esters uit furfuryl en alifatische alcoholen en gebruikte actieve kool als katalysator onder blootstelling aan microgolven. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Moleculaire Katalyse .

Levulinezuuresters worden gebruikt als weekmakers. Dit zijn stoffen die in de samenstelling van polymere materialen worden geïntroduceerd om elasticiteit of plasticiteit te verlenen of te vergroten. De conventionele manier om deze esters te verkrijgen, d.w.z. door directe interactie met alcoholen, wordt als duur beschouwd vanwege de hoge kosten van de oorspronkelijke stof, levulinezuur.

Er is een meer economische optie:om het te vervangen door furfurylalcohol, die ontstaat bij de verwerking van biomassa. Maar deze methode vereist het gebruik van katalysatoren die giftige metalen of sterke zuren bevatten die daarna op een speciale manier moeten worden verwijderd. Professor Rafael Luque van de RUDN University en zijn collega's stelden voor om commercieel verkrijgbare en milieuvriendelijke actieve kool als katalysator te gebruiken. Echter, het alleen kan niet voor voldoende activiteit zorgen, dus combineerden de chemici actieve koolkatalyse met microgolfactivering.

"Magnetrons hebben interessante toepassingen in de industrie, maar worden niet veel toegepast in de chemische industrie. Het probleem houdt verband met de lage permeabiliteit van de microgolven waarvoor continue stroomprocessen voor dergelijke toepassingen en behoeften worden geïmplementeerd, " zegt Rafael Luque

Onderzoekers voegden actieve kool toe aan de reagentia en plaatsten het mengsel in een microgolfreactor, waar het constant werd geroerd. Kwantitatieve analyse van de katalyseproducten werd uitgevoerd met behulp van gaschromatografie, en de verkregen stof werd bepaald door gaschromatografie-massaspectrometrie.

Het bleek dat onder optimale omstandigheden, de opbrengst aan methylester was 78 procent in vijf minuten, wat vergelijkbaar is met het gebruik van traditionele metaalhoudende katalysatoren. Luque en zijn collega's verkregen ook esters met ethyl, n-propyl, isopropyl, en n-butylalcoholen. Met deze stoffen als furfurylalcohol is gebruikt en volledig is opgebruikt, de opbrengst aan esters was lager dan bij gebruik van methylalcohol. Maar de chemici suggereren dat deze reacties ook kunnen worden verbeterd om optimale productopbrengsten te bereiken.

De voorgestelde methode opent de mogelijkheid om waardevolle organische stoffen te verkrijgen met behulp van een "groene chemie" -benadering uit biomassaverwerkingsproducten, en heeft potentieel voor industriële toepassing omdat het actieve kool als katalysator gebruikt, die goedkoop en in grote hoeveelheden in de handel verkrijgbaar is.

Om het reactiemechanisme van furfurylalcohol met alcoholen bij de vorming van esters beter te begrijpen, de chemici probeerden intermediaire verbindingen te detecteren met gaschromatografie-massaspectrometrie. Maar de resultaten suggereren dat het reactiemechanisme complexer is dan verwacht.