کاهش راندمان کربن با سنتز اپوکسید

1 امتیاز2 امتیاز3 امتیاز4 امتیاز5 امتیاز
Loading...
  • تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۳/۱۸

مهندسان شیمی شیمیایی MIT یک روش جایگزین برای سنتز اپوکسید ، یک نوع شیمیایی که برای تولید محصولات متنوع از جمله پلاستیک، دارو و منسوجات استفاده می شود، طراحی کرده اند. رویکرد جدید آنها، که از الکتریسیته برای اجرای واکنش استفاده می کند، می تواند در دمای اتاق و فشار اتمسفر ایجاد شود، در عین حال حذف دی اکسیداپوکسید ها، که ویژگی شیمیائی کلیدی آنها یک حلقه سه نفره است که شامل یک اتم اکسیژن متصل به دو اتم کربن است، برای تولید محصولات به عنوان ضد یخ، مواد شوینده و پلی استر استفاده می شود. چندین اپوکسید ها از جمله مواد شیمیایی با ردپای کربن بالا هستند. تولید یک اپوکسید معمولی، اتیلن اکسید، تولید پنجمین میزان انتشار دی اکسید کربن هر محصول شیمیایی را تولید می کند. تولید اپوکسید ها نیاز به بسیاری از مراحل شیمیایی دارد و اکثر آنها بسیار انرژی هستند. به عنوان مثال، واکنش مورد استفاده برای اتصال یک اتم اکسیژن به اتیلن، تولید اتیلن اکسید، باید در حدود ۳۰۰ درجه سانتیگراد و تحت فشار ۲۰ بار بیشتر از فشار اتمسفر انجام شود. علاوه بر این، بیشتر انرژی مورد استفاده برای قدرت این نوع تولید از سوخت های فسیلی می آید. واکنش مورد استفاده برای تولید اتیلن اکسید در اثر افزودن کربن، دی اکسید کربن را به عنوان یک محصول جانبی تولید می کند، دیگر اپوکسید ها با استفاده از یک روش پیچیده تر شامل پراکسید خطرناک، که می تواند انفجاری باشد، و هیدروکسید کلسیم است که می تواند باعث تحریک پوست شود.

اپوکسید

تیم MIT از یک واکنش به نام اکسیداسیون آب استفاده کرد که از الکتریسیته برای تقسیم آب به اکسیژن، پروتون و الکترون استفاده می کند. آنها تصمیم گرفتند اکسیداسیون آب را انجام دهند و سپس اتم اکسیژن را به یک ترکیب ارگانیک به نام الفین متصل کنند، که پیشتر از اپوکسیدها است. برای استفاده از این، تیم MIT یک راکتور با یک آند که آب را به اکسیژن، یون های هیدروژنی (پروتون ها) و الکترون تبدیل می کند، طراحی کرد. نانوذرات اکسید منگنز به عنوان یک کاتالیزور برای کمک به این واکنش عمل می کنند و اکسیژن را به یک الفین برای تشکیل یک اپوکسید ترکیب می کنند. پروتون ها و الکترون ها به کاتد جریان می یابند، جایی که آنها به گاز هیدروژن تبدیل می شوند.

ترمودینامیکی، این واکنش تنها نیاز به حدود ۱ ولت برق دارد، کمتر از ولتاژ یک باتری استاندارد AA. واکنش دی اکسید کربن تولید نمی کند و محققان پیش بینی می کنند که با استفاده از برق از منابع تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی یا باد برای تبدیل اپوکسید، می توانند باعث کاهش رد پای کربن شوند. تا کنون، محققان نشان داده اند که می توانند از این فرآیند برای ایجاد اپوکسید به نام اکسید سیکلوکوتن استفاده کنند و در حال حاضر روی سازگاری آن با اپوکسید های دیگر کار می کنند. آنها همچنین تلاش می کنند که تبدیل الیفین ها به اپوکسید ها را موثرتر کنند  در این مطالعه حدود ۳۰ درصد جریان الکتریکی به واکنش تبدیل می شوند، اما آنها امیدوارند که این دو برابر شود.