Hoewel regeringen, de academische wereld en organisaties over de hele wereld benadrukken al jaren de crisis rond het gebruik van fossiele brandstoffen, de vraag is voortdurend toegenomen. Nutsvoorzieningen, dat het aanbod ernstig slinkt, en onderzoekers hebben zich gericht op het vinden van alternatieve brandstoffen die schoner zijn en het potentieel hebben voor duurzame productie.

Waterstof (H ₂ ) is een zeer aantrekkelijke kandidaat als vervanger van fossiele brandstoffen omdat het door hydrolyse uit water (H2O) kan worden geproduceerd, het splitsen van watermoleculen. Een andere duurzame route is de synthese van biodiesels, die zijn gemaakt met behulp van plantaardige oliën via een transformatieproces dat bekend staat als transverestering. Echter, biodieselsynthese produceert overmatige hoeveelheden glycerol (C ₃ H ₈ O ₃ ); naar schatting produceert de biodieselindustrie in Europa alleen al een overschot van 1,4 miljoen ton glycerol, die niet aan andere industrieën kunnen worden verkocht. Als glycerol als grondstof zou kunnen worden gebruikt om waardevollere chemicaliën te verkrijgen, dit zou de biodieselindustrie winstgevender maken, waardoor overheden en bedrijven worden aangemoedigd om af te stappen van fossiele brandstoffen.

Onderzoekers van Tokyo Tech en Taiwan Tech hebben onlangs een efficiënte manier gevonden om dit overtollige glycerol goed te gebruiken. Terwijl onderzoekers jarenlang de elektrochemische omzetting van glycerol in andere waardevollere organische verbindingen zoals dihydroxyaceton (DHA) hebben onderzocht, bestaande benaderingen vereisen het gebruik van edele metalen, namelijk platina, goud en zilver. Omdat het gebruik van deze metalen 95 procent van de totale kosten van de omzetting van glycerol naar DHA vertegenwoordigt, het onderzoeksteam richtte zich op het vinden van een betaalbaar alternatief.

In hun studie hebben vonden ze dat koperoxide (CuO), een goedkoop en overvloedig materiaal, kan worden gebruikt als een katalysator voor het selectief omzetten van glycerol in DHA, zelfs bij milde reactieomstandigheden. Om dit te laten gebeuren, de pH (concentratie van vrije waterstofionen) in de oplossing van de elektrochemische cel moet een bepaalde waarde hebben. Door middel van microscopietechnieken, de onderzoekers analyseerden de kristallijne structuur en samenstelling van de CuO-katalysator en pasten ze aan om het stabiel te maken, terwijl ze ook zorgvuldig de mogelijke omzettingsroutes voor glycerol in hun systeem inspecteerden volgens de pH van de oplossing. Hierdoor konden ze geschikte reactieomstandigheden vinden die de productie van DHA bevorderden. "We hebben niet alleen een nieuwe, Aardrijke katalysator voor DHA-conversie met hoge selectiviteit, maar tonen ook de mogelijkheid aan om nieuwe, waardevol leven voor een afvalproduct van de biodieselindustrie, " zei prof. Tomohiro Hayashi, hoofdonderzoeker van Tokyo Tech.

Aanvullend, het in deze studie voorgestelde elektrochemische systeem produceerde niet alleen DHA uit glycerol aan de ene kant, maar ook H2 anderzijds door watersplitsing. Dat betekent dat deze aanpak kan worden gebruikt om twee actuele problemen tegelijkertijd aan te pakken. "Zowel de biodiesel- als de waterstofproductie-industrie zouden kunnen profiteren van ons systeem, leidend tot een duurzamere wereld, ", legt prof. Hayashi uit. Een diagram van duurzame energiecycli, inclusief zowel de biodiesel- als de waterstofindustrie, wordt getoond in figuur 1. Concluderend, het is van cruciaal belang dat we blijven proberen het probleem van duurzaamheid bij ons gebruik van brandstoffen aan te pakken, en studies zoals deze brengen ons een stap dichter bij een groenere toekomst.