Od plastiku do farmaceutyków. Nowy materiał rewolucjonizuje recykling i produkcję leków!
Międzynarodowy zespół naukowców, w skład którego weszli czescy badacze z Uniwersytetu Technicznego w Ostrawie oraz Uniwersytetu Palackiego w Ołomuńcu, opracował innowacyjny materiał oparty na atomach żelaza i węgla, mogący jednocześnie przyczynić się do bardziej efektywnego recyklingu tworzyw sztucznych oraz usprawnić produkcję cennych związków wykorzystywanych w przemyśle chemicznym i farmaceutycznym.
Punktem wyjścia dla badań był problem zagospodarowania polistyrenu, którego światowa produkcja przekracza 20 milionów ton rocznie. Obecnie recyklingowi poddawany jest jedynie niewielki procent tego materiału, ponieważ stosowane metody są kosztowne, energochłonne lub prowadzą do pogorszenia jakości uzyskiwanych produktów. Uczeni postanowili opracować rozwiązanie bardziej przyjazne środowisku i jednocześnie opłacalne z przemysłowego punktu widzenia. Efektem wieloletnich prac stała się nowa technologia niskotemperaturowa, umożliwiająca przekształcanie polistyrenu w benzonitryl – cenny związek chemiczny wykorzystywany między innymi przy produkcji leków, nawozów oraz wielu innych substancji stosowanych w przemyśle. W porównaniu z tradycyjnymi metodami proces wymaga znacznie mniej energii i generuje zdecydowanie mniej niepożądanych produktów ubocznych.
Kolejny krok to praktyczne wykorzystanie tej technologii
Kluczowym osiągnięciem badań było opracowanie wydajnego katalizatora, zbudowanego z pojedynczych atomów żelaza osadzonych na porowatym materiale węglowym i stabilizowanych przez atomy azotu oraz boru. Takie rozwiązanie umożliwia prowadzenie reakcji chemicznych w niższych temperaturach przy zachowaniu wysokiej skuteczności. Co istotne, materiał można produkować na dużą skalę, a po zakończeniu procesu odzyskiwać i wykorzystywać ponownie, co zwiększa jego atrakcyjność dla przemysłu. Znaczenie opracowanej technologii wykracza jednak daleko poza sam recykling polistyrenu. Badania wykazały, że nowy katalizator pozwala na efektywne przekształcanie wielu różnych związków organicznych w nitryle – grupę substancji odgrywających ważną rolę w syntezie farmaceutyków i specjalistycznych chemikaliów. Naukowcy z powodzeniem wykorzystali go do otrzymywania około 60 cennych związków, które znajdują zastosowanie między innymi przy produkcji leków przeciwdepresyjnych i przeciwcukrzycowych.
Przeprowadzone testy potwierdziły również wysoką stabilność materiału podczas długotrwałej pracy w reaktorach przepływowych. Otrzymane wyniki wskazują, że technologia ma realne szanse na wdrożenie poza laboratorium. Dzięki niższemu zużyciu energii, ograniczeniu ilości odpadów oraz możliwości zmniejszenia kosztów produkcji może ona przyczynić się do rozwoju bardziej zrównoważonych procesów chemicznych. Badania pokazują, że odpowiednio zaprojektowane materiały katalityczne mogą jednocześnie pomagać w rozwiązywaniu problemów środowiskowych i wspierać rozwój nowoczesnego przemysłu. Naukowcy planują obecnie przejście do etapu pilotażowego, co stanowi kolejny krok w kierunku praktycznego wykorzystania tej technologii i jej przyszłego wdrożenia na większą skalę.
Źródło: Uniwersytet Palackiego w Ołomuńcu
Czytaj też: Przełom w in vitro. To bardzo dobra informacja dla przyszłych rodziców
Grafika tytułowa: Myriam Zilles / Unsplash
