Un sistem autonom pentru producția de propilen oxid utilizând H₂O₂ generat intern
Un sistem revoluționar și ecologic capabil să producă propilen oxid (PO), un ingredient esențial în industria plasticului, a fost dezvoltat recent. Această inovație, fără a necesita energie electrică externă sau lumină solară, marchează o avanpremieră a sustenabilității în procesele chimice. Propilen oxidul joacă un rol crucial în fabricarea unor produse de uz casnic, cum ar fi poliuretanul utilizat la canapele și saltele, dar și poliesterul pentru textile și sticlele de apă.
O echipă de cercetători de la Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), condusă de profesorii Ja Hun Kwak și Ji-Wook Jang, a colaborat cu profesorul Sung June Cho de la Universitatea Națională Chonnam pentru a crea acest sistem autonom de producție a PO. Inovația consta în utilizarea peroxidului de hidrogen (H₂O₂) generat in situ dintr-o reacție electrochimică care implică oxigen și formaldehidă, funcționând astfel fără surse externe de putere.
Producția de propilen oxid prin oxidarea propilenului este un proces tradițional care depinde de H₂O₂ furnizat prin metoda antrachinonică, care necesită combustibili fosili și generează emisii semnificative de CO₂. În contrast, noul sistem funcționează autonom, generând H₂O₂ printr-o reacție chimică spontană, ceea ce duce la reducerea emisiilor de carbon și la un impact ecologic mult mai redus.
Acest sistem inovator a reconfigurat structura catalizatorului necesar procesului de oxidare, depășind limitările catalizatorilor pe bază de zeolit (TS-1) care reduc activitatea în medii alcaline, conditionare esențială pentru formarea H₂O₂. Această inovație a crescut semnificativ eficiența reacției de oxidare a propilenului, rezultând în randamente mai mari de PO.
Conform echipei de cercetare, în decurs de 24 de ore, sistemul a reușit să producă 1,657 micromoli (μmol) de PO pe centimetru pătrat (cm²), ceea ce reprezintă de aproximativ opt ori mai multe decât metodele anterioare bazate pe H₂O₂ ecologice. În plus, procesul poate produce simultan hidrogen, o resursă de energie curată.
Analizele economice subliniază că acest sistem poate reduce costul de producție al propilen oxidului cu aproximativ 8%, aducând astfel prețul la aproximativ 2,168 dolari pe kilogram, față de metodele convenționale. Construcția sa simplificată elimină pașii de pre-tratament complexi și echipamentele de înaltă temperatură și presiune, astfel diminuând costurile de capital și operare. De asemenea, producția de H₂O₂ la fața locului minimizează cheltuielile de transport și stocare.
„Acest proces modular poate fi ușor instalat în diferite locații, permițând o producție personalizată la scară mică și promovând o tranziție de la fabricația centralizată la sisteme distribuite și descentralizate”, a declarat profesorul Jang. Profesorul Kwak a adăugat: „Această lucrare reprezintă un pas important în depășirea limitărilor de lungă durată ale catalizatorilor pe bază de zeolit, deschizând calea pentru o industrie chimică mult mai durabilă și prietenoasă cu mediul.”
În concluzie, inovația adusă de acest sistem autonom de producție a propilen oxidului, utilizând H₂O₂ generat intern, reprezintă un avans semnificativ în eficiența și sustenabilitatea industriilor chimice, oferind o alternativă promițătoare în locul metodelor convenționale dăunătoare mediului.
