Katalizörlere Yeni Yaklaşım ile Daha Yeşil Kimya
Fotoğraf: 1 kg substratı dönüştürmek için yalnızca 30 mg kadar yeni katalizör gereklidir.
Delft Teknoloji Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, ihmal edilebilir miktarlarda etkili olan bir katalizör geliştirdiler. Katalizör şekli ve dayanıklılığından ötürü, reaksiyonlarda çok daha uzun süre dayanıyor. Böylelikle büyük miktarlarda enerjiyi muhafaza ediyor, israfı önlüyor ve maliyetleri düşürüyor. Çalışmanın sonuçları Nature Communications ‘ta yayımlandı.
Üniversite araştırmacısı Evgeny Pidko ve ekibi, katalizör kullanılan kimyasal reaksiyonları neredeyse önemli bir rol oynamaktadır.
Katalizör, reaksiyon karışımında mevcuttur; fakat kimyasal reaksiyon denkleminin bir parçası değildir. Yani teoride, katalizörler sonsuza kadar çalışabilmektedir. Pratikte şu var ki, kimyagerler zamanla katalizörlerin daha az aktif olduklarını görmüşlerdir. Bu da reaksiyon prosesini sorunsuzca çalıştırmak için büyük miktarlarda katalizörün gerekli olduğu anlamına gelmektedir. Ayrıca katalizörün daha sonra pahalı ve kirletici bir işlem olan reaksiyon karışımından giderilmesi gerekmektedir. Farmasötikal (eczacılık ile ilgili) ve ince kimyasal endüstrisi için, bir kg ihtiyaç duyulan ürünün üretilmesi yaklaşık elli kg atık ürün ile sonuçlanabilir, bu sıradışı bir durum değildir. Bu nedenle bu kimyasal prosesleri daha sürdürülebilir hale getirmek biraz zorunluluktur.
Doğum ve Ölüm
Pidko’nun ekibinin karşı karşıya olduğu en önemli soru: Katalizörler ne koşullar altında aktiftir ve neden parçalanırlar? Pidko: ” Aslında yaptığımız şey, bir katalizörü kaynağından tükenişine kadar takip etmektir.” Bu araştırma son derece verimli olan yeni bir katalizörün keşfine liderlik ediyor. Reaksiyonun iyi işlemesi için ”homeopatik” (düşük miktar/az doz) miktarlarda katalizör kullanmak bile yeterlidir. Araştırmaları için, kimyagerler molekülleri hidrojenleyen bir manganez katalizörü kullandılar; bu moleküldeki çift bağın kırıldığı ve onun yerini hidrojenin aldığı anlamına gelmektedir. Esas olarak, bu reaksiyon sıvı ve katı yağları doymuş hale getirmek için kullanılır.
Pidko: ”Katalizörü daha etkili yapmak için, molekül başına daha fazla bağ yapma noktası oluşturmak için çevresinde oynamalar yaptık. Birdenbire reaksiyonun çok daha iyi ilerlediğini fark ettik.” Araştırmacılar, spektroskopi kullanarak, yeni katalizörün ideal özelliklerini gözlemlediler. Katalizör aktive halde, elde edilmek istenen reaksiyonu desteklemek için açılır. Dinlenme durumunda katalizör, kıskaç gibi kollarını kapatır, aktif kısmını korur. Pidko’nun ekibi tarafından yapılan araştırma, katalizörün 200.000 devire kadar kullanılabileceğini gösteriyor. Pidko ”Hatta 120oC sıcaklıklarda bile bütünlüğünü sürdürüyor. Bu katalizörün etkisi çok eşsiz.” dedi. Genellikle 1000 ppm (her milyondaki partikül miktarı) yerine, sadece 5 ppm yeni katalizör gerekiyor. Bu tür minimal miktarlar kullanılması, genellikle ihtiyaç duyulan saflaştırma basamağının atlanabileceği anlamına gelmektedir.
Kimya Endüstrisini Yeşillendirmek
Bu gelişim, kimya endüstrisinin yeşillendirmede önemli bir adımdır, buna karşın daha ileri araştırmalara ihtiyaç olduğu için mevcut kimyasal süreçlerde hemen kullanılamaz. Bu çalışmayı, bu alanda özellikle yenilikçi yapan şey, katalizörleri ele alan bir yaklaşım olmasıdır. Pidko ”tüm hayat döngüsünü titizlikle takip etmek, bizim katalizörleri daha iyi anlamamızı sağladı ve kimya endüstrisi için devrim niteliğinde kanıtlanmış olan bu homeopatik katalizörlerin daha fazlasını geliştirmek için bu yaklaşımı kullanabileceğimizi umuyoruz.” diyerek noktaladı.
Kaynak : phys.org
