کاهش انتشار دی‌اکسید کربن؛
با توسعه کاتالیست‌های سبز برای تولید پلاستیک‌های زیستی
دانشمندان موسسه تکنولوژی توکیو، کاتالیست جدیدی را برای اکسیداسیون HMF آنالیز کرده و توسعه داده‌اند. این کاتالیست می‌تواند برای تولید مواد خام جدیدی که جایگزین مواد تجدیدناپذیر مورد نیاز برای ساخت بسیاری از پلاستیک‌ها است، استفاده شود. جایگزینی پلاستیک‌های مبتنی بر منابع فسیلی با پلاستیک‌های مبتنی بر مواد زیستی، باعث کاهش انتشار دی‌اکسید کربن و در نتیجه کاهش گرمایش جهانی ناشی از آن می‌شود.
دانشمندان موسسه تکنولوژی توکیو، کاتالیست جدیدی را برای اکسیداسیون 5-هیدروکسی متیل فورفورال (5-hydroxymethyl furfural (HMF)) آنالیز کرده و توسعه داده‌اند. این کاتالیست می‌تواند برای تولید مواد خام جدیدی که جایگزین مواد تجدیدناپذیر مورد نیاز برای ساخت بسیاری از پلاستیک‌ها است، استفاده شود. جایگزینی پلاستیک‌های مبتنی بر منابع فسیلی با پلاستیک‌های مبتنی بر مواد زیستی، باعث کاهش انتشار دی‌اکسید کربن و در نتیجه کاهش گرمایش جهانی ناشی از آن می‌شود.
درحال حاضر، پیدا کردن جایگزینی برای منابع طبیعی تجدیدناپذیر یک موضوع کلیدی در تحقیقات مختلف است. برخی از مواد اولیه مورد نیاز برای تولید بسیاری از پلاستیک‌ها از منابع تجدیدناپذیر فسیلی، زغال‌سنگ و گاز طبیعی تامین می‌شود و تلاش‌های زیادی صرف یافتن جایگزین‌های پایدار برای این منابع شده است. ۵،۲-فوران‌دی‌کربوکسیلیک اسید (2,5-Furandicarboxylic acid (FDCA))، یک ماده جذاب است که می‌تواند برای تولید پلی‌استری آروماتیک، کاربردی و زیستی به نام پلی‌اتیلن فورانوئات (Polyethylene Furanoate (PEF)) استفاده شود.
یک راه تولید FDCA از طریق اکسیداسیون HMF، در حضور یک کاتالیست است. کاتالسیت‌های بسیاری که برای استفاده در این فرایند مورد مطالعه قرار گرفتند، شامل فلزات گرانبها و با دسترسی محدود بودند. همچنین محققان دیگری دریافتند که ترکیب اکسید منگنز همراه با فلزات خاص (مانند آهن و مس) می‌تواند به‌عنوان کاتالیست استفاده شود. گروهی از دانشمندان موسسه تکنولوژی توکیو دریافتند که اگر کریستال‌های منگنز دی‌اکسید (MnO2) دارای ساختار مناسب باشد، به تنهایی می‌تواند به عنوان یک کاتالیزور موثر مورد استفاده قرار گیرد.
این گروه ژاپنی با استفاده از آنالیز محاسباتی و بر مبنای فرضیه نقش تعیین کننده ساختار کریستال کاتالیست، بر این موضوع تحقیق نمودند. MnO2 باعث انتقال مقدار مشخصی از اکسیژن به HMF شده و در ادامه با توجه به اینکه واکنش در محیط اکسیژن‌دار صورت می‌پذیرد، سریعا اکسید شده و مجدداً به MnO2 تبدیل می‌شود. انرژی مورد نیاز این واکنش به انرژی مورد نیاز تهی جای اکسیژن مربوط است که این موضوع بسته به ساختار کریستال، بسیار متفاوت خواهد بود. برای صحت‌سنجی موضوع، این گروه انواع مختلفی از کریستال‌های MnO2 را تولید و سپس عملکرد آنها را مقایسه کردند.
منبع:
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190107095532.htm
درحال حاضر، پیدا کردن جایگزینی برای منابع طبیعی تجدیدناپذیر یک موضوع کلیدی در تحقیقات مختلف است. برخی از مواد اولیه مورد نیاز برای تولید بسیاری از پلاستیک‌ها از منابع تجدیدناپذیر فسیلی، زغال‌سنگ و گاز طبیعی تامین می‌شود و تلاش‌های زیادی صرف یافتن جایگزین‌های پایدار برای این منابع شده است. ۵،۲-فوران‌دی‌کربوکسیلیک اسید (2,5-Furandicarboxylic acid (FDCA))، یک ماده جذاب است که می‌تواند برای تولید پلی‌استری آروماتیک، کاربردی و زیستی به نام پلی‌اتیلن فورانوئات (Polyethylene Furanoate (PEF)) استفاده شود.
یک راه تولید FDCA از طریق اکسیداسیون HMF، در حضور یک کاتالیست است. کاتالسیت‌های بسیاری که برای استفاده در این فرایند مورد مطالعه قرار گرفتند، شامل فلزات گرانبها و با دسترسی محدود بودند. همچنین محققان دیگری دریافتند که ترکیب اکسید منگنز همراه با فلزات خاص (مانند آهن و مس) می‌تواند به‌عنوان کاتالیست استفاده شود. گروهی از دانشمندان موسسه تکنولوژی توکیو دریافتند که اگر کریستال‌های منگنز دی‌اکسید (MnO2) دارای ساختار مناسب باشد، به تنهایی می‌تواند به عنوان یک کاتالیزور موثر مورد استفاده قرار گیرد.
این گروه ژاپنی با استفاده از آنالیز محاسباتی و بر مبنای فرضیه نقش تعیین کننده ساختار کریستال کاتالیست، بر این موضوع تحقیق نمودند. MnO2 باعث انتقال مقدار مشخصی از اکسیژن به HMF شده و در ادامه با توجه به اینکه واکنش در محیط اکسیژن‌دار صورت می‌پذیرد، سریعا اکسید شده و مجدداً به MnO2 تبدیل می‌شود. انرژی مورد نیاز این واکنش به انرژی مورد نیاز تهی جای اکسیژن مربوط است که این موضوع بسته به ساختار کریستال، بسیار متفاوت خواهد بود. برای صحت‌سنجی موضوع، این گروه انواع مختلفی از کریستال‌های MnO2 را تولید و سپس عملکرد آنها را مقایسه کردند.
منبع:
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190107095532.htm
ارسال به دوستان