Теперь исследовательская группа из Университета Осаки обнаружила, как создавать ценные химические вещества из чистых источников. Они использовали биомассу, в основном отходы растительного сырья. Биомасса богата органическими молекулами — длинными цепочками атомов углерода, прикрепленных к кислороду. Существующие методы могут разорвать углерод-кислородные связи в этих молекулах для создания, например, сырья для пластмасс.
Однако разорвать углерод-углеродные связи, чтобы сократить молекулярные цепи, сложнее; необходимы экстремальные температуры, и часто возникают нежелательные продукты.
Метод, разработанный в Осаке, основан на новом катализаторе. Катализаторы позволяют протекать реакциям, не расходясь сами по себе.
Часто они основаны на металлах, и новый пример не является исключением — он состоит из атомарно маленьких частиц рутения, металла, родственного железу, сидящих на материале, называемом оксидом церия.
Создав катализатор, исследователи проверили его на левулиновой кислоте (ЛК) из биомассы. Лос-Анджелес отреагировал на разрыв связи C-C при 150 градусах Цельсия — горячо для некоторых, но умеренно по промышленным стандартам. Продуктом реакции был 2-бутанол, важный химикат для производства растворителей. «Это первый раз, когда 2-бутанол был получен таким экологически чистым способом с использованием Лос-Анджелеса», — объясняет первый автор исследования Тому Мидзугаки. "Традиционно его производят из бутена, который поступает с сильно загрязняющих окружающую среду нефтеперерабатывающих заводов."
Воодушевленные этим, команда проверила свой катализатор на других химических веществах биомассы. Получен ряд ценных продуктов. Важно отметить, что реакции всегда разрывали углерод-углеродные связи. Это позволило им производить, например, циклогексанол, важное химическое вещество при производстве нейлона.
Рентгеновские и микроскопические исследования подтвердили, что сочетание рутения, оксида церия и воды жизненно важно для возникновения реакции. Таким образом, новый катализатор заполняет важный пробел в наборе инструментов химика для проведения реакций.
«Мы надеемся, что этот метод поможет всем секторам промышленности получать сырье из неископаемых источников», — говорит корреспондент Киетоми Канеда. "Нам нужно радикально изменить мышление, чтобы химические вещества биологического происхождения рассматривались в качестве основных вариантов при производстве."