Científicos de la Universidad de Cardiff han dado un paso hacia una forma más ecológica y sostenible de crear un material plástico que se encuentra en una variedad de artículos, desde cepillos de dientes y cuerdas de guitarra hasta implantes médicos, materiales de construcción y piezas de automóviles.

En un nuevo artículo publicado hoy en la revista Science , el equipo informa sobre un método completamente nuevo para crear ciclohexanona oxima, un precursor del material plástico Nylon-6, que es un material de construcción clave utilizado en las industrias automotriz, aeronáutica, electrónica, de ropa y médica.

Se estima que la producción mundial de nailon-6 alcanzará alrededor de 9 millones de toneladas métricas al año para 2024, lo que llevará a los científicos a buscar formas más ecológicas y sostenibles de producir ciclohexanona oxima.

Actualmente, la ciclohexanona oxima se produce industrialmente a través de un proceso que involucra peróxido de hidrógeno (H₂ O₂ ), amoníaco (NH₃ ) y un catalizador llamado titanosilicato-1 (TS-1).

El H₂ O₂ utilizado en este proceso químico, así como en muchos otros, se produce en otro lugar y debe enviarse antes de que pueda usarse en la reacción química.

Este es un proceso costoso e intensivo en carbono que también requiere el envío de H₂ altamente concentrado. O₂ al usuario final antes de la dilución, lo que efectivamente desperdicia las grandes cantidades de energía utilizadas durante la concentración.

Del mismo modo, los agentes estabilizadores que se utilizan a menudo para aumentar la vida útil del H₂ O₂ pueden limitar la vida útil del reactor y, a menudo, es necesario eliminarlos antes de llegar a un producto final, lo que genera mayores costos económicos y ambientales.

Para solucionar este problema, el equipo ha ideado un método en el que H₂ O₂ se sintetiza in situ a partir de corrientes diluidas de hidrógeno y oxígeno, utilizando un catalizador que consta de nanopartículas de oro-paladio (AuPd) que se cargan directamente en el TS-1 o en un transportador secundario.

Las nanopartículas, que miden aproximadamente entre 1 y 100 nanómetros, son materiales extremadamente útiles para usar como catalizadores debido a su gran relación área superficial/volumen en comparación con los materiales a granel.

El método se realizó en condiciones que antes se pensaba que eran extremadamente perjudiciales para el H₂ O₂ producción y puede producir rendimientos de oxima de ciclohexanona comparables a los observados en los procesos comerciales actuales, al tiempo que se evitan los principales inconvenientes asociados con el H₂ comercial. O₂ .

Además, el equipo pudo demostrar la versatilidad de este enfoque mediante la producción de una gama de otros productos químicos importantes para la industria, que a su vez tienen una amplia gama de aplicaciones.

El autor principal del estudio, el Dr. Richard Lewis, del Centro Max Planck-Cardiff sobre los fundamentos de la catálisis heterogénea, con sede en el Instituto de Catálisis de Cardiff, dijo:"Este trabajo representa un primer paso positivo hacia transformaciones químicas selectivas más sostenibles y tiene la potencial para reemplazar la ruta industrial actual a la ciclohexanona oxima.

"La generación de H₂ O₂ a través de este nuevo enfoque podría usarse en una amplia gama de otras aplicaciones industriales que actualmente dependen del uso de TS-1 y H₂ O₂ , lo que podría representar un cambio radical en la química de la oxidación industrial.

"Esta es una clara demostración de que a través de la colaboración académica e industrial, se pueden realizar mejoras significativas en las tecnologías de vanguardia actuales, lo que lleva a un ahorro significativo de costos y una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero de un proceso industrial importante". + Explora más

Síntesis directa de peróxido de hidrógeno utilizando catalizadores compatibles con TS-1