Chemiczna zagadka sprzed lat. Wreszcie została rozwiązana
Naukowcy od dekad zastanawiali się, jak wykorzystać gaz ziemny do produkcji niektórych wysokowartościowych chemikaliów. Udało im się teraz stworzyć katalizator, który rozwiązuje ten problem.
Gaz ziemny składa się głównie z metanu, etanu i propanu. Jest powszechnie spalany w celu produkcji energii. Naukowcy jednak od dawna poszukują sposobów na przekształcenie tych węglowodorów w inne związki chemiczne.
Szczególnym utrudnieniem do tej pory była jednak ich niska reaktywność. Z tego powodu, gaz ziemny nie był tak często i tak powszechnie wykorzystywanym surowcem do produkcji chemikaliów.
Elastyczne chemiczne "cegiełki"
Zespół badawczy pod kierownictwem Martína Fañanása z Centrum Badań Chemii Biologicznej i Materiałów Molekularnych (CiQUS) na Uniwersytecie w Santiago de Compostela znalazł jednak metodę na rozwiązanie tego problemu.
W swoim badaniu opublikowanym w czasopiśmie Science Advances badacze opisali przełomową metodę. Naukowcy znaleźli sposób na przekształcenie metanu i innych składników gazu ziemnego w elastyczne chemiczne "cegiełki". Ma to pomóc w produkcji wysokiej wartości substancji chemicznych.
Kluczowy jest "uchwyt"
Naukowcy opisali, że najważniejszą częścią ich eksperymentu było allilowanie. Jest to proces polegający na dodaniu do cząsteczki gazu grupy allilowej, która pełni rolę "uchwytu".
Grupa ta pozwala na tworzenie wielu różnych produktów na późniejszych etapach reakcji chemicznych. Do tej pory badacze napotkali jednak jeden główny problem - niepożądane produkty uboczne zachodzących reakcji chemicznych.
Kolejny krok: katalizator
Żeby zapobiec temu zjawisku, badacze opracowali specjalny katalizator supramolekularny. – Sednem tego przełomu jest zaprojektowanie katalizatora opartego na anionie FeCl4 stabilizowanym kationami. Skutecznie zmniejsza on reaktywność rodników generowanych w środowisku reakcji – wyjaśnia prof. Martín Fañanás
– Utworzenie skomplikowanej sieci wiązań wodorowych wokół atomu żelaza utrzymuje reaktywność fotokatalityczną niezbędną do aktywacji alkanu. Jednocześnie hamuje to tendencję katalizatora do zachodzenia konkurencyjnych reakcji chlorowania – doprecyzowuje profesor.
Metoda ta nie tylko jest trwała. Jest też, przede wszystkim, tania. Do tego, zdaniem naukowców, działa w "łagodnych" warunkach ciśnienia i temperatury. Do jej zasilania można też użyć światła LED, co zmniejsza negatywny wpływ na środowisko, i koszta.
Ważny produkt
Jak opisują naukowcy, dzięki ich odkryciu udało się otrzymać m.in. bioaktywny związek o nazwie dimestrol. Jest to niesteroidowy estrogen otrzymany w reakcji, w której metan stanowił substrat. Sam związek stosowany jest w terapii hormonalnej.
Zdaniem naukowców, ma to pokazywać jak wielopłaszczyznowe zastosowanie mogą mieć substancje wytwarzane z gazu ziemnego.
