De meeste katalysatoren die de omzetting van glucose in sorbitol bevorderen, hebben bepaalde eigenschappen, terwijl andere compromissen nodig hebben. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de Universiteit van Osaka hebben een door hydrotalciet ondersteunde nikkelfosfide-nanodeeltjeskatalysator (nano-Ni ₂ P/HT) die alle vakjes aanvinkt. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in Groene chemie .

Sorbitol is een veelzijdig molecuul dat veel wordt gebruikt in het voedsel, cosmetica, en farmaceutische industrieën. Er is daarom een ​​dringende behoefte om sorbitol op een duurzame, goedkoop, en groene manier.

De nikkelkatalysatoren die gewoonlijk worden gebruikt bij de industriële hydrogenering van glucose tot sorbitol, zijn onstabiel in lucht en vereisen hasjreactie-omstandigheden. Alternatieven voor zeldzame metalen kunnen - ondanks dat ze efficiënter zijn - duur zijn en vatbaar zijn voor vergiftiging.

Nano-Ni ₂ P/HT is stabiel in lucht en heeft een hoge activiteit voor de hydrogenering van glucose tot sorbitol. In aanvulling, nano-Ni ₂ P/HT produceert een bepaalde sorbitolstructuur, bekend als D-sorbitol, met een rendement van meer dan 99%. Door deze hoge selectiviteit kan een product met een hoge zuiverheid worden verkregen.

De nano-Ni ₂ P/HT-gekatalyseerde hydrogenering kan in water worden uitgevoerd. Bovendien, de katalysator vertoont een goede conversie en selectiviteit bij een temperatuur van slechts 25°C – vergeleken met 100–180°C voor conventionele processen – of wanneer de waterstofgasdruk slechts 1 bar is – vergeleken met 50–150 bar. De energie die wordt bespaard door deze milde omstandigheden te gebruiken, zou leiden tot groenere en duurzamere procedures, evenals de bedrijfskosten te verlagen.

"Onze nano-Ni ₂ P/HT-katalysator presteerde beter dan conventionele nikkelalternatieven in termen van zowel de katalytische activiteit als de hoeveelheid geproduceerde D-sorbitol, wat erg bemoedigend is, " studie eerste auteur Sho Yamaguchi legt uit. "nano-Ni ₂ P/HT gaf ook een betere opbrengst aan D-sorbitol dan een in de handel verkrijgbare edelmetaalkatalysator."

Herhaald gebruik van de katalysator toonde aan dat nano-Ni ₂ P/HT kan worden gerecycled zonder noemenswaardig prestatieverlies. De reactie kan ook worden uitgevoerd bij een hoge glucoseconcentratie (50 gew.%), wat de levensvatbaarheid van de katalysator voor gebruik op grote schaal aantoont.

"De voortdurende verbetering van industriële katalysatoren is noodzakelijk om duurzame, goedkope productie met een milieubewustzijn, " zegt studie corresponderende auteur Takato Mitsudome. "We geloven dat onze katalysator een belangrijke bijdrage zal leveren, niet alleen voor de productie van D-sorbitol, maar voor de ontwikkeling van andere processen die de farmaceutische, voedsel, en cosmetica-industrieën."