Un modo migliore per realizzare acrilici

8 febbraio 2019 | Kim Krieger - Comunicazioni UConn

I ricercatori di UConn ed ExxonMobil descrivono un nuovo processo per produrre acrilici che aumenterebbe l'efficienza energetica e ridurrebbe i sottoprodotti tossici.

Gli acrilici e gli acrilati strettamente correlati sono gli elementi costitutivi di molti tipi di plastica, colle, tessuti, coloranti, vernici e carta. Ora i ricercatori di UConn ed ExxonMobil descrivono un nuovo processo per produrre acrilici che aumenterebbe l’efficienza energetica e ridurrebbe i sottoprodotti tossici. (Immagini Getty)

Gli acrilici sono una famiglia di sostanze chimiche incredibilmente diversificata e utile, utilizzata in tutti i tipi di prodotti, dai pannolini allo smalto per unghie. Ora, un team di ricercatori di UConn ed ExxonMobil descrive un nuovo processo per realizzarli. Il nuovo metodo aumenterebbe l’efficienza energetica e ridurrebbe i sottoprodotti tossici, riferiscono nel numero dell’8 febbraio di Nature Communications.

Il mercato globale dell’acido acrilico è enorme. Secondo il gruppo industriale PetroChemicals Europe, nel 2013 il mondo ne ha utilizzati quasi 5 milioni di tonnellate. E non c’è da stupirsi, poiché gli acrilici e gli acrilati strettamente correlati sono gli elementi costitutivi di molti tipi di plastica, colle, tessuti, coloranti, vernici e carta. Legati insieme in lunghe catene, possono creare tutti i tipi di materiali utili. L'acrilato mescolato con idrossido di sodio, ad esempio, produce un materiale super assorbente utilizzato nei pannolini. Aggiungi gruppi metilici extra (carbonio più tre idrogeni) e l'acrilato produce il plexiglass.

Gli attuali processi industriali per la produzione di materiali acrilici richiedono temperature elevate vicine a 450 F e producono sottoprodotti indesiderati e talvolta dannosi, come etilene, anidride carbonica e acido cianidrico.

Il chimico della UConn Steve Suib, direttore dell'Istituto di scienza dei materiali dell'Università, e colleghi della UConn e della ExxonMobil hanno progettato un nuovo modo di produrre acrilici a temperature miti. La loro tecnica può essere messa a punto con precisione per evitare la produzione di sostanze chimiche indesiderate.

"Gli scienziati della ExxonMobil Research & Engineering, in collaborazione con il gruppo del professor Suib a UConn, hanno studiato nuove tecnologie che possono ridurre l'intensità energetica, saltare passaggi, migliorare l'efficienza energetica e ridurre l'impronta di CO2 nel processo di produzione degli acrilici", afferma Partha Nandi, un chimico. presso ExxonMobil. "La recente pubblicazione su Nature Communications descrive la scoperta di un nuovo percorso per produrre una classe di derivati ​​dell'acrilato potenzialmente in meno passaggi e con meno energia."

La tecnica utilizza un catalizzatore poroso fatto di manganese e ossigeno. I catalizzatori sono materiali utilizzati per accelerare le reazioni. Spesso forniscono una superficie su cui le molecole possono sedersi mentre reagiscono tra loro, aiutandole a incontrarsi nelle giuste configurazioni per compiere l'azione. In questo caso, i pori ricoprono quel ruolo. I pori sono larghi da 20 a 500 Angstrom, abbastanza grandi da consentire il passaggio di molecole abbastanza grandi. Gli atomi di manganese nel materiale possono scambiare i loro elettroni con gli ossigeni vicini, il che rende più facile che avvengano le giuste reazioni chimiche. A seconda degli ingredienti di partenza, il catalizzatore può facilitare tutti i diversi tipi di acrilici e acrilati, con pochissimi sprechi, afferma Suib.

"Speriamo che questo possa essere ampliato", dice. "Vogliamo massimizzare la resa, ridurre al minimo la temperatura e creare un catalizzatore ancora più attivo", che aiuterà la reazione ad accelerare. Il gruppo ha anche scoperto che l’aggiunta di un po’ di litio ha contribuito ad accelerare le cose. Attualmente stanno studiando l'esatto ruolo del litio e sperimentando modi per migliorare il manganese e il catalizzatore dell'ossigeno.

Questa ricerca è stata finanziata dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, Ufficio delle scienze energetiche di base, Divisione di scienze chimiche, biologiche e geologiche con la sovvenzione DE-FG02-86ER13622.A000, nonché da ExxonMobil.