Zrównoważona i ekologiczna produkcja chemikaliów rozpoczęta

Zrównoważona i ekologiczna produkcja chemikaliów rozpoczęta

W ramach wspólnego projektu badawczego EPSYLON finansowanego przez niemieckie Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań naukowcy z Uniwersytetu Johannesa Gutenberga Mainz (JGU) i Evonik Performance Materials GmbH opracowali najnowocześniejszą i innowacyjną syntezę elektro-organiczną.

Wyniki ich badań pozwalają na wykorzystanie elektrolizy jako ekologicznej metody chemicznej w zastosowaniach technicznych. Dzięki temu operator może elastycznie reagować na dostępne dostawy energii elektrycznej. Ponadto nie musi już polegać na indywidualnych aparatach do elektrolizy i może korzystać z szerokiego wachlarza różnych urządzeń.

Metoda przeprowadzania reakcji chemicznych z wykorzystaniem energii elektrycznej została opracowana przez niemieckiego chemika Hermanna Kolbego ponad 160 lat temu. Chociaż syntezy elektrochemiczne są stosowane w przemyśle chemicznym, to do tej pory była to technologia niszowa. Jednym z powodów jest to, że warunki elektrolizy muszą być bardzo dokładnie kontrolowane i konieczne jest jednolite wejście prądowe.

Ze względu na wyrafinowaną infrastrukturę techniczną opcja elektrolizy nie była znana większości chemików. Teraz, w XXI wieku odkryto ponownie zielony potencjał elektrochemii. Zapewnia to ekologiczną i przyjazną dla środowiska, a przy tym bardzo prostą metodę, szczególnie przy wykorzystaniu nadwyżki energii ze źródeł odnawialnych, takich jak energia wiatrowa lub słoneczna.
Elektrochemia jest wszechstronną i wydajną metodą, która może być stosowana do wytwarzania różnych związków chemicznych lub do wywoływania zmian chemicznych w cząsteczkach. Mówiąc prosto, elektrony zastępują kosztowne i toksyczne odczynniki. Można uniknąć wytwarzania niepotrzebnych odpadów, a reakcję da się zatrzymać w dowolnym momencie po prostu wyłączając zasilanie.

Inną zaletą jest to, że wiele indywidualnych etapów zachodzi łatwiej. W niektórych przypadkach może to spowodować skrócenie syntezy o kilka kroków. Jednak elektrolizery często wymagają wąskiego okna gęstości prądu i długiego czasu reakcji. Ponadto selektywność i skalowalność są trudniejsze, a nawet niemożliwe.

Kluczem do sukcesu grupy badawczej okazało się wykorzystanie unikatowego systemu elektrolitów. Elektroliza tutaj ma wyjątkowo dużą stabilność na zmiany gęstości prądu, umożliwiając pracę w oknie o szerokości rozciągającej się na więcej niż dwa rzedy wielkości bez utraty wydajności lub selektywności. Jeśli dopływ prądu pozwala, elektroliza może być przeprowadzona w krótkim czasie z bardzo dużą gęstością prądu.

(KB)