Onderzoekers gebruikten platina- en aluminiumverbindingen om een ​​katalysator te creëren waarmee bepaalde chemische reacties efficiënter dan ooit tevoren kunnen plaatsvinden. De katalysator zou het energieverbruik in verschillende industriële en farmaceutische processen aanzienlijk kunnen verminderen. Het maakt ook een breder scala aan duurzame bronnen mogelijk om de processen te voeden, die de vraag naar fossiele brandstoffen die ze nodig hebben, kunnen verminderen.

Er worden veel chemicaliën gebruikt in een breed scala van industrieën, inclusief geneesmiddelen, die je in het dagelijks leven waarschijnlijk niet opmerkt; bijvoorbeeld, benzeen, tolueen, xyleen en ethylbenzeen, om er een paar te noemen. Deze worden gemaakt bij chemische productiebedrijven die aardolie gebruiken om de betreffende processen te voeden. Maar er is nu een manier om die chemicaliën op een duurzamere manier te produceren.

Assistent-professor Xiongjie Jin en professor Kyoko Nozaki van de afdeling Scheikunde en Biotechnologie van de Universiteit van Tokio en hun team hebben een nieuwe katalysator ontwikkeld, een materiaal dat een specifieke chemische reactie mogelijk maakt of versnelt, die een duurzamere productie van zogenaamde aromatische koolwaterstoffen mogelijk maakt. Momenteel vereist het proces typisch temperaturen van 200 graden Celsius of meer en drukken van 2 of meer atmosfeer. Maar met de nieuwe katalysator van het team, de temperatuur kan worden teruggebracht tot tussen de 100 graden en 150 graden Celsius, en de druk tot slechts 1 atmosfeer, of omgevingsdruk. Dit zou de energiekosten van de productie enorm kunnen verlagen.

"Onze Pt-katalysator maakt gebruik van platina-nanodeeltjes en een substraat van aluminiummetafosfaat, die zelden wordt gebruikt in katalysatoren, " zei Jin. "Bronmoleculen die bij de juiste temperatuur en druk met deze katalysator in wisselwerking staan, worden afgebroken tot bruikbare aromatische koolwaterstofverbindingen. Dit proces wordt hydrogenolyse genoemd. Maar het meest opwindende voor ons is niet alleen dat de katalysator de reactie-efficiëntie verbetert, maar dat het nieuwe mogelijkheden opent voor het soort bronmateriaal dat nu in deze processen kan worden gebruikt."

Momenteel, niet-hernieuwbare op aardolie gebaseerde stoffen worden gebruikt om aromatische koolwaterstoffen te maken, en dit is op de lange termijn geen houdbaar scenario. De Pt-katalysator maakt het gebruik van hernieuwbare houtachtige biomassa als bronmateriaal mogelijk, in het bijzonder een familie van verbindingen die bekend staat als lignines, die fenolen bevatten, de basis van de betreffende reacties. Een ander voordeel van de Pt-katalysator is dat deze meerdere keren kan worden gerecycled en hergebruikt. Al deze factoren samen zouden kunnen leiden tot een veel duurzamere manier om aromatische koolwaterstoffen op industriële schaal te produceren.

"We hopen dat onze studie bijdraagt ​​aan de (United Nations) Sustainable Development Goals door industrieel belangrijke chemicaliën te maken uit hernieuwbare bronnen in plaats van aardolie, en tegen lagere energiekosten, " zei Jin. "Onze volgende stappen zullen zijn om de levensduur van de Pt-katalysator verder te verlengen en ook om de katalysator direct op lignines te laten werken, het verminderen van de noodzaak om het af te breken in fenolen voordat de reacties kunnen plaatsvinden."

De studie is gepubliceerd in Natuur Katalyse .