Создан "зеленый" катализатор для производства резины

Саудовские и европейские химики разработали катализатор, позволяющий производить бутадиен, один из основных реагентов для производства резины, используя в качестве сырья обычный этиловый спирт. Это открытие позволит наладить производство "зеленой" резины. Работа опубликована в журнале Nature Catalysis. О результатах сообщила в понедельник пресс-служба Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (KAUST).

"Большая часть производимого бутадиена представляет собой один из побочных продуктов нефтехимического производства, в результате чего доступные нам объемы этого вещества сильно ограничены. Мы разработали подход, который позволит получать произвольные количества бутадиена при помощи реакции Лебедева из биоэтанола или спирта, синтезированного из углекислого газа", - заявил научный сотрудник KAUST Чон Санхо, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Полимеры давно стали главным конструкционным материалом. Их популярность связана с тем, что механические и физические свойства конструкций из этих материалов можно легко менять, меняя структуру или условия синтеза этих веществ. Благодаря этому одно и то же сырье можно применять для изготовления гибких резинок и высокопрочных пластиковых конструкций.

Основным сырьем для производства резины и других полимеров сейчас выступают различные формы природного газа и нефти, в которых содержатся короткие молекулы непредельных углеводородов, используемые для синтеза пластмасс и прочих полимерных продуктов. Растущие цены на ископаемое углеводородное сырье и ограниченность его запасов вынуждают ученых искать новые методы получения сырья для производства полимеров.

"Зеленое" производство бутадиена

Чон Санхо и его коллеги выяснили, что бутадиен, один из ключевых видов базового сырья для производства синтетического каучука, можно получать при помощи созданного ими катализатора посредством реакции, которая была открыта еще в 1928 году российско-советским химиком Сергеем Лебедевым. Он обнаружил, что обычный этиловый спирт можно превратить в бутадиен, если нагреть смесь спирта с водородом и водой до температуры в 400-500 градусов Цельсия и пропустить ее через оксид одного из металлов.

Этот подход применяли в СССР и во многих других странах мира для производства бутадиена в середине XX века, однако впоследствии его заместили более эффективные и дешевые технологии по извлечению этого углеводорода из нефти. Химики из Саудовской Аравии и Европы выяснили, что КПД реакции Лебедева можно значительно повысить и сделать ее более конкурентоспособной при помощи методики приготовления катализатора на базе оксидов кремния и магния.

Для ее разработки ученые проследили за изменением структуры и состава частиц этих оксидов при обработке внутри водной мешалки. Опыты указали на то, что взаимодействия между оксидами магния и кремния приводят к появлению двух разных типов частиц. Один из них ускорял производство бутадиена, а второй - мешал этому и способствовал формированию этилена.

Понимание этого позволило ученым разработать подход, который в теории поможет уже в ближайшее время создать магниево-кремниевые катализаторы для синтеза бутадиена, которые будут производить минимальные количества этилена и других побочных продуктов. Это позволит создать "зеленые" и при этом конкурентоспособные предприятия по производству полимеров, подытожили исследователи.