Sürdürülebilir Kauçuk ve Plastik Üretmek İçin Yeni Bir Proses Keşfedildi

Delaware Üniversitesi’nin Enerji İnovasyonu için Katalizör Merkezi Direktör’ü  Dionisios Vlachos, ‘Ekibimiz, kısa bir süre önce keşfettiğimiz bir katalizörü, yüksek verimli ve düşük maliyetli bütadiyen üretim yöntemi bulmak için  yeni ve heyecan verici kimya ile birleştirdi.’ diyor. ( Delaware Üniversitesi, Jeffrey Chase)

Araba lastikleri, oyuncaklar ve sayısız pek çok ürün üretimi için kullanılan sentetik kauçuk ve plastikler, bilindiği üzere doğal gaz ve petrolden oluşan bir molekül olan bütadiyenden üretilmektedir. Bu insan yapımı malzemeler, üç ABD araştırma üniversitesinden bilim adamı takımının yaratıcılığı sayesinde daha yeşil hale geldi.

Delaware Üniversitesi, Minnesota Üniversitesi ve Massachusetts Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, ağaç, çimen ve mısır gibi yenilenebilir kaynaklardan bütadiyen üretmek için bir proses geliştirdiler.

Elde edilen bulgular, Amerikan Kimya Topluluğu’nun yeşil kimya ve mühendislikte önde gelen bir dergisi olan ACS Sustainable Chemistry and Engineering dergisinde yayımlanacak. Çalışmanın yazarlarının hepsi, ABD Enerji Bakanlığı tarafından finanse edilen bir Enerji Sınır Araştırma Merkezi olan Delaware Üniversitesi’ne bağlı Enerji İnovasyonu için Katalizör Merkezi’nin(CCEI) üyeleridir.

CCEI Direktörü Dionisios Vlachos, Delaware Üniversitesi’nde Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Profesörü olan Allan ve Myra Ferguson ve araştırmanın diğer yazarları ‘Ekibimiz, kısa bir süre önce keşfettiğimiz bir katalizörü yüksek verimli ve düşük maliyetli bütadien üretim yöntemi bulmak için yeni ve heyecan verici kimya ile birleştirdi.’ dediler. ‘’Bu çalışma, milyarlarca dolarlık plastik ve kauçuk endüstrisini değiştirebilir.’’

Bütadiyen, geniş bir malzeme yelpazesi içerisinde temel kimyasal bir bileşendir. Bu dört karbonlu molekül, polimer adı verilen uzun zincirli yapıları oluşturmak için reaksiyona girdiğinde, aşınmaya dirençli otomobil lastikleri yapmak için kullanılan stiren bütadiyen kauçuk (SBR) oluşmaktadır. Nitril bütadiyen kauçuk (NBR) yapmak için harmanlandığında ise, bu molekül, hortumların (otomotiv), keçelerin ve tıbbi ayarlamalar için her alanda kullanılan lastik eldivenlerin temel bileşeni haline gelmektedir.

Plastikler dünyasında bütadien, rijit şekillere dönüştürülebilen sert bir plastik olan akrilonitril-bütadien-stiren’in (ABS) temel bileşenidir. Sert ABS plastiği, pek çok ürün arasında, bilgisayar oyun konsolları, otomotiv parçaları, spor malzemeleri, tıbbi cihazlar, iç içe geçen plastik oyuncak tuğlalar yapmak için kullanılmaktadır.

Vlachos, ‘’Son 10 yılda özellikle ticari ürünlerdeki öneminden dolayı, akademik araştırmaların, yenilenebilir kimyasallar ve bütadiyen üzerine odaklandığı görülmektedir.’’ diyor.

Ayrıca Vlachos, ‘’Ekibimizin başarısı, özgün katalitik malzemelerdeki araştırmaları, yeni bir kimya yaklaşımı ile ilişkilendiren felsefemizden kaynaklanmaktadır.’’ diyor. ‘’ Bu, araştırma ekibinin,  ekibin parçalarının toplamından daha büyük olduğunu gösteren harika bir örnektir.’’

3 Adımda Özgün Kimya

Yeni geliştirilen kimya, biyokütle türevli şekerlerden başlayan 3 aşamalı bir proses içermektedir. CCEI’da geliştirilen bir teknolojiyi kullanan araştırma ekibi, şekerleri furfural adı verilen halka şeklinde bir bileşene dönüştürdüler. İkinci adımda, furfural’ı başka bir halka bileşen olan tetrahidrofurana (THF) dönüştürdüler.

Üçüncü adım, araştırma ekibinin, dönüm noktası olan kimyasal üretim teknolojisini bulduğu aşamaydı. Katalizör Merkezi’nde geliştirilmiş ‘’ phosphorous all-silica zeolite’ adı verilen yeni katalizörü kullanan araştırma ekibi, THF’yi % 95’den daha yüksek bir verim ile bütadiyene dönüştürmeyi başardılar.

Bu ekip, bu yeni ve seçici reaksiyonun, eş zamanlı olarak suyun ayrılmasına ve halka bileşenlerin açılmasına olanak sağladığını belirtmek için reaksiyona dehidra-deksizasyon adını verdi.

Massachusetts Amherst Üniversitesi’nde Profesör Wei Fan, ‘’ Silika ve zeolitler tarafından desteklenen fosfor temelli katalizörlerin, bütadiyen gibi kimyasalların üretiminde yüksek seçicilik gösterdiğini keşfettik.’’ diyor. ‘’Bu katalizörün belirli endüstriyel kimya kullanımlarını kontrol etmedeki yeteneği diğer katalizörler ile karşılaştırıldığında, fosforlu malzemeler, gerçekten benzersiz görünmekte ve CCEI’da geliştilen katalizörlere çok iyi uyum sağlamaktadır.’’

Yenilenebilir kauçukların icadı, CCEI’nın büyük misyonunun bir parçasıdır. 2009’da kurulan CCEI, doğal biyokütle kaynaklarından yenilenebilir kimyasal ve yakıt üretmek için dönüşümlü katalitik teknoloji üzerine odaklanmıştır.

CCEI’nın eş direktörü ve araştırmanın ortak yazarlarından biri olan Minnesota Üniversitesi’nde Profesör Paul Dauenhauer ‘’Bu yeni teknoloji, lignoselülozdan elde edebildiğimiz moleküllerin payını önemli derecede arttırmaktadır.’’ diyor.

Kaynak : sciencedaily.com

Author

İnovatif Kimya Dergisi aylık olarak çıkan bir e-dergidir. Kimya ve Kimya Sektörü ile ilgili yazılar yazılmaktadır.