Daha Ucuz ve Çevreci Stiren Üretimi için Yeni Katalizör
Araştırmacılar, stiren üretiminde verimi önemli ölçüde artırırken, enerji kullanımını ve sera gazı emisyonlarını azaltan yeni bir katalizör geliştirdiler.
Yapılan bu çalışmanın yazarı ve North Carolina Eyalet Üniversitesi’nden Alcoa Kimya Mühendisliği Profesörü Fanxing Li, stirenle ilgili olarak,”Stiren, çeşitli plastikler, reçineler ve diğer malzemelerin üretiminde kullanılan sentetik bir kimyasaldır.” diyor. “Yani, stiren, çok geniş bir kullanım alanına sahiptir. Bu sebeple, uygun maliyetli ve stiren üretiminin çevresel etkisini azaltacak bir teknoloji geliştirebildiğimiz için mutluyuz.” Sektör tahminleri ise üreticilerin 2023 yılına kadar her yıl 33 milyon tondan fazla stiren üreteceği yönünde.
Geleneksel stiren üretim teknolojileri, yaklaşık %54’lük bir tek geçiş verimine sahiptir. Diğer bir deyişle, prosese giren her 100 birim hammadde için, her geçişte 54 birim stiren elde edilmektedir. Yapılan çalışmada araştırmacılar, geliştirmiş oldukları yeni katalizörlerini kullanarak tek geçişte % 91’lik bir verim elde ettiler.
Yeni yöntemle dönüşüm işlemi, geleneksel stiren üretim prosesleriyle aynı sıcaklık aralığı olan 500-600 ˚C arasında gerçekleşmektedir. Ancak aralarında büyük bir fark var.
NC State’de doktora sonrası araştırmacı ve çalışma üzerine bir makalenin ortak baş yazarı olan Yunfei Gao, ” Mevcut yöntemler kullanıldığında dönüşümün gerçekleştiği reaktöre çok büyük hacimlerde buhar enjekte edilmesi gerekmektedir.” diyor. “Bizim geliştirdiğimiz yöntemde ise buhar gereksinimi yok. Bu da dönüşümü gerçekleştirmek için gereken enerji miktarını önemli ölçüde azaltır.”
Geliştirilen yeni katalizörün kullanıldığı dönüşüm işleminde %82 oranında daha az enerji kullanılır ve karbondioksit emisyonları ise %79 oranında azalmaktadır.
Kunming Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nde (KUST) araştırmacı olan Xing Zhu, “Bu ilerlemeler, katalizörün tasarımıyla mümkün hale geldi” diyor. “Tarafımızca geliştirilen yeni redoks katalizörü, katalitik faz için bir potasyum ferrit yüzeye ve kafes oksijen depolaması için karışık bir kalsiyum manganez oksit çekirdeğe sahip.”
Li, “Yeni katalizörün kullanılabilmesi için, öncelikle, stiren üreticilerinin şu anda kullandıklarından farklı bir reaktör türü kullanmaları gerekecek.” diyor. “İşlem için CATOFIN reaktörüne benzer bir reaktör kullanılabilir. Bu reaktörler halihazırda diğer endüstriyel uygulamalar için de yaygın bir şekilde kullanılıyor. Fakat tesislerin yeni yöntemi kullanmaya karar verirken, reaktörlerin değiştirilmesi gerektiği durumunu da göz önünde bulundurmaları ve maliyet hesabı yapmaları gerekir.”
Stiren üretiminde kullanılmak üzere geliştirilen yeni katalizörün anlatıldığı bu çalışmayla ilgili olarak, “Döngüsel bir redoks şeması altında ultra verimli stiren üretimi için özel olarak tasarlanmış çok işlevli bir katalizör” makalesi Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Kaynak: phys.org
