Onderzoekers onder leiding van prof. Wang Feng van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen hebben gemeld dat fotokatalytische decarboxylering een efficiënte alternatieve route is voor het omzetten van van biomassa afgeleide vetzuren in alkanen onder milde omstandigheden van omgevingstemperatuur en -druk . Deze bevinding is gepubliceerd in Natuur Katalyse op 19 februari.

Alkanen met lange ketens zijn het belangrijkste bestanddeel van diesel en vliegtuigbrandstof. Daarom, productie van deze alkanen uit hernieuwbare biomassa, zoals van biomassa afgeleide vetzuren in plaats van fossiele hulpbronnen, is belangrijk voor de ontwikkeling van een duurzame energievoorziening. Echter, de meeste gevestigde katalysatorsystemen vereisen zware bedrijfsomstandigheden (d.w.z. hoge temperatuur en druk) en overmatige H ₂ consumptie.

De onderzoekers ontdekten dat onder verlichting, de decarboxylering van vetzuren kan gemakkelijk worden geïnduceerd door foto-gegenereerde gaten in de halfgeleider TiO ₂ , vervolgens genereren van alkylradicaal tussenproducten.

Echter, door de oncontroleerbare reactiviteit van alkylradicalen, de productie van gewenste alkanen werd gekenmerkt door een lage selectiviteit. "Het rationeel beheersen van de omzetting van radicale tussenproducten voor preferentiële waterstofterminatie is de sleutel tot hoge selectiviteit bij het verkrijgen van alkaanproducten, " zei prof. Wang.

De wetenschappers ontdekten dat bij het blootstellen van de katalysator Pt/TiO ₂ naar H ₂ in sfeer met licht, de interactie tussen de katalysator en H ₂ een waterstofrijk oppervlak gegenereerd, zodat foto-gegenereerde radicalen snel kunnen worden beëindigd door oppervlaktewaterstofsoorten, waardoor oligomerisatie sterk wordt geremd.

Deze resultaten laten zien dat Cn-1-alkanen kunnen worden verkregen uit van biomassa afgeleide C12-C18-vetzuren in hoge opbrengsten (groter dan of gelijk aan 90%) onder milde omstandigheden (30 °C, H ₂ druk kleiner dan of gelijk aan 0,2 MPa) met 365 nm LED-bestraling. Bovendien, de gemiddelde productiesnelheden zijn vergelijkbaar met die van thermokatalytische systemen die onder zware reactieomstandigheden werken.

Tallolie en sojavetzuren zijn de laagwaardige bijproducten van de pulp- en sojaolieraffinage-industrieën, respectievelijk. De onderzoekers voerden conversie uit van deze twee industriële vetzuurmengsels, het verkrijgen van alkaanproducten in hoge opbrengsten (tot 95%).

"Zo'n groen en milieuvriendelijk proces is veelbelovend. Het slaat een brug tussen fotosynthetische chemie en industriële katalyse, en verlengt de gebruiksketen van foto-energie. Het is bijzonder veelbelovend gezien de overvloedige beschikbare vetzuren van lage kwaliteit in China, " zei Wang.