A algoritmii dezvăluie modul în care propanul devine propilenă pentru produsele din viața de zi cu zi
Proanul, o substanță esențială în fabricarea multor produse comune, cum ar fi sticlele de plastic sau mobila de grădină, suferă o transformare crucială pentru a deveni propilenă. O cercetare recentă realizată de Universitatea din Rochester a dus la dezvoltarea unor algoritmi care ilustrează procesele atomice implicate în această conversie complexă.
Un studiu din 2021, publicat în revista Science, a demonstrat că chimiștii au reușit să utilizeze catalizatori nanoscale de tip tandem pentru a combina mai multe etape ale reacției într-un singur proces. Aceasta reprezenta o soluție promițătoare pentru companii, care ar putea astfel să îmbunătățească randamentele și să reducă costurile. Cu toate acestea, până acum rămânea neclar ceea ce se întâmpla la nivel atomic, ceea ce îngreuna aplicarea tehnicii în diverse procese industriale semnificative.
În studiul recent publicat în Journal of the American Chemical Society, cercetătorii de la Universitatea din Rochester au detaliat caracteristicile atomice esențiale care conduc chimia complexă atunci când catalizatorii nanoscale transformă propanul în propilenă. Profesorul asociat Siddharth Deshpande, din cadrul Departamentului de Inginerie Chimică și Sustenabilitate, afirmă: „Există atât de multe posibilități diferite cu privire la ceea ce se întâmplă la site-urile active catalitice, astfel că avem nevoie de o abordare algoritmică pentru a analiza eficient cantitățile mari de date disponibile și a ne concentra pe cele mai importante.”
Deshpande, împreună cu Snehitha Srirangam, studentă la doctorat în inginerie chimică, a descoperit câteva surprize interesante în analiza lor. Oxidul care participă la reacția chimică prefera să se formeze în jurul site-urilor defectuoase ale metalului de o manieră foarte selectivă, ceea ce s-a dovedit a fi esențial pentru stabilitatea catalizatorului. Deși oxidul putea exista în diferite compoziții chimice, acesta nu s-a îndepărtat de funcția sa de a rămâne în jurul site-urilor metalice defecte.
Conform profesorului Deshpande, rezultatele la care au ajuns cercetătorii pot fi utilizate pentru a înțelege structura atomică a altor reacții chimice, cum ar fi sinteza metanolului, folosită pentru produse variate, de la vopsele până la celule de combustie. Pe termen lung, această cunoaștere ar putea ajuta companiile să caute metode mai eficiente de producere a propilenei și a altor materiale industriale, făcându-se astfel o tranziție semnificativă de la metodele de încercare și eroare utilizate de decenii.
„Abordarea noastră este foarte generală și poate deschide porțile pentru a înțelege multe dintre aceste procese care au rămas o enigmă timp de decenii. Știm că aceste procese funcționează și produc cantități considerabile din aceste substanțe chimice, dar avem mult de învățat despre motivele exacte pentru care acestea sunt eficiente”, a concluzionat Deshpande.
În concluzie, descoperirile recente în domeniul chimiei catalizatorilor nu doar că aduc lumina asupra procesului de conversie a propanului în propilenă, dar sugerează și un viitor mult mai eficient pentru producția industrială a substanțelor chimice.
