Τα ακρυλικά είναι μια απίστευτα διαφορετική και χρήσιμη οικογένεια χημικών ουσιών που χρησιμοποιούνται σε όλα τα είδη προϊόντων, από τις πάνες έως τα βερνίκια νυχιών. Τώρα, μια ομάδα ερευνητών από την UConn και την ExxonMobil περιγράφουν μια νέα διαδικασία για την κατασκευή τους.
Η νέα μέθοδος θα αυξήσει την ενεργειακή απόδοση της διαδικασίας και θα μειώσει τα τοξικά παραπροϊόντα, αναφέρουν στην επιστημονική έρευνα που διεξήγαγαν και δημοσιεύτηκε sto Nature Communications στις 8 Φεβρουαρίου.
Η παγκόσμια αγορά ακρυλικού οξέος είναι τεράστια. Σε όλον τον πλανήτη χρησιμοποιήθηκαν μόνο το 2013 περίπου 5 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι ακρυλικών, σύμφωνα με τον κλάδο της βιομηχανίας PetroChemicals Europe.
Και αυτά τα στοιχεία δεν πρέπει να μας προκαλούν καθόλου έκπληξη, γιατί τα ακρυλικά, όπως και εκείνες οι ουσίες που είναι στενά συγγενικές μαζί του είναι τα δομικά στοιχεία πολλών ειδών πλαστικών, κόλλων, υφασμάτων, βαφών, χρωμάτων και χαρτιών. Για παράδειγμα, το ακρυλικό που αναμιγνύεται με υδροξείδιο του νατρίου, έχει την ιδιότητα να δημιουργεί υπεραπορροφητικό υλικό που χρησιμοποιείται στις πάνες των μωρών, επομένως γίνεται εύκολα αντιληπτό η χρησιμότητα των ακρυλικών ουσιών.
Οι τρέχουσες βιομηχανικές διεργασίες για την παραγωγή ακρυλικών απαιτούν υψηλές θερμοκρασίες κοντά στα 450 F και παράγουν ανεπιθύμητα και ενίοτε επιβλαβή υποπροϊόντα, όπως το αιθυλένιο, το διοξείδιο του άνθρακα και το κυανιούχο υδρογόνο.
Ο Steve Suib ο οποίος είναι καθηγητής χημείας στο πανεπιστήμιο του UConn και διευθυντής του Ινστιτούτου Επιστήμης των Υλικών , και μαζί με τους συνεργάτες του στο UConn και την ExxonMobil έχουν σχεδιάσει έναν νέο τρόπο κατασκευής ακρυλικών σε ήπιες θερμοκρασίες. Η τεχνική τους μπορεί να ρυθμιστεί προσεκτικά για να αποφευχθεί η παραγωγή ανεπιθύμητων χημικών ουσιών.
Ο Partha Nandi, από την ExxonMobil ανέφερε: «Οι επιστήμονες της ExxonMobil Research & Engineering που συνεργάζονται με την ομάδα του Steve Suib στο UConn έχουν εξετάσει και εφεύρει νέες τεχνολογίες που μπορούν να μειώσουν την ενεργειακή ένταση, να παρακάμψουν τα βήματα, να βελτιώσουν την ενεργειακή απόδοση και να μειώσουν το αποτύπωμα CO2 στην παραγωγική διαδικασία των ακρυλικών. Η πρόσφατη δημοσίευση της επιστημονικής μας έρευνας στο Nature Communications περιγράφει την ανακάλυψη μιας νέας οδού για την παραγωγή μιας κατηγορίας ακρυλικών παραγώγων με δυνητικά λιγότερα βήματα και λιγότερη ενέργεια».
Η τεχνική χρησιμοποιεί έναν πορώδη καταλύτη κατασκευασμένο από μαγγάνιο και οξυγόνο. Οι καταλύτες είναι υλικά που χρησιμοποιούνται για την επιτάχυνση των αντιδράσεων. Συχνά, παρέχουν μια επιφάνεια για τα μόρια ούτως ώστε να κάθονται εκεί πάνω ενώ αντιδρούν μεταξύ τους, βοηθώντας τους να συναντηθούν στις σωστές συνθέσεις για να κάνουν την πράξη. Στην περίπτωση αυτή, οι πόροι πληρούν αυτόν τον ρόλο. Οι πόροι έχουν από 20 έως 500 Angstroms πλάτος, αρκετά μεγάλο για να χωρέσουν εκεί μέσα τα αρκετά τεράστια μόρια. Τα άτομα μαγγανίου στο υλικό μπορούν να εμπορεύονται τα ηλεκτρόνια τους με κοντινά οξυγόνα, γεγονός που καθιστά ευκολότερη τη διεξαγωγή των σωστών χημικών αντιδράσεων. Ανάλογα με τα αρχικά συστατικά, ο καταλύτης μπορεί να διευκολύνει όλα τα διαφορετικά είδη ακρυλικών, με πολύ λίγα απόβλητα.
Η επιστημονική ομάδα ανέφερε: «Ο σκοπός του είναι να μεγιστοποιήσουμε την απόδοση, να ελαχιστοποιήσουμε τη θερμοκρασία και να καταστήσουμε έναν ακόμα πιο δραστικό καταλύτη, που θα βοηθήσει την αντίδραση να διεξαχθεί σε ταχύτερο χρόνο».
