Các nhà hóa học tại Trường Đại học Ruhr-Bochum (RUB) đã tạo ra một chất xúc tác mới, giá rẻ để sản xuất nhựa. Chất xúc tác này biến đổi một sản phẩm của nhà máy lọc dầu sinh học thành nguyên liệu để tổng hợp nhựa, có thể trở thành lựa chọn thay thế bền vững cho nhựa PET trên phạm vi rộng. Đồng thời, hydro, nguồn năng lượng tiềm năng cũng được hình thành trong phản ứng. Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học bao gồm TS Stefan Barwe và GS.TS Wolfgang Schuhmann đến từ Trung tâm Khoa học điện hóa Bochum đã hợp tác với Phòng thí nghiệm Hóa học công nghiệp thuộc RUB dưới sự chỉ đạo của GS. Martin Muhler. Công trình nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Angewandte Chemie.
GS.TS Wolfgang Schuhmann cho biết: Chúng ta có thể tiến một bước quan trọng hướng đến ngành công nghiệp hóa chất bền vững nếu không sử dụng dầu thô làm nguyên liệu.
Thay thế nhựa PET
Trong nghiên cứu, các nhà khoa học sử dụng chất xúc tác boride niken vì nó không chứa bất kỳ kim loại quý nào, lại sẵn và có giá cả phải chăng so với nhiều chất xúc tác khác. Chất xúc tác này có thể biến đổi HMF (5-hydroxymethyl-furfural) thành FDCA (axit 2,5-furandicarboxylic). Stefan Barwe giải thích: FDCA có ích cho ngành công nghiệp bởi nó có thể được xử lý thành polyeste. Do đó, PEF, chất thay thế PET có thể được tạo ra và tất cả đều dựa vào nguyên liệu tái tạo từ thực vật.
Tiêu thụ ít năng lượng nhờ sản sinh hydro
Trong các thử nghiệm, chất xúc tác đã biến đổi 98,5% HMF, nguyên liệu ban đầu thành FDCA trong vòng 30 phút, nhưng không có sự xuất hiện của sản phẩm thải loại nào. Stefan Barwe mô tả một lợi ích nữa của sự phát triển: Chúng tôi cũng đã thiết kế chất xúc tác theo hướng để nó phát huy hiệu quả trong những điều kiện giống nhau, trong đó sản xuất thành công cả hydro. Do đó, các nhà nghiên cứu cũng có thể sử dụng nguyên liệu này để tổng hợp hydro như một nguồn năng lượng tiềm năng. Hydro thường được tách từ nước thông qua quá trình điện phân sinh ra cả oxy. Bước phản ứng đặc biệt tiêu tốn năng lượng đã bị loại bỏ khi các nhà nghiên cứu tạo mối liên kết giữa phản ứng sản sinh hydro bằng cách điện phân nước và sản xuất FDCA.
Cơ chế phản ứng được làm rõ
Nhóm nghiên cứu cũng làm sáng tỏ từng bước phản ứng bằng cách sử dụng các phương pháp điện hóa và quang phổ hồng ngoại. Lần đầu tiên, các nhà hóa học có thể theo dõi trong thời gian thực quá trình các sản phẩm trung gian biến đổi HMF thành FDCA.
Nguồn: Tạp chí khoa học và công nghệ Việt Nam