Científicos de la Universidad de San Petersburgo, junto con investigadores del Instituto N.D. Zelinsky de Química Orgánica de la Academia Rusa de Ciencias, han desarrollado un reactor de tubo en tubo que proporciona reacciones eficientes sin el uso de calentadores externos. Este enfoque reduce significativamente los costos de energía al realizar investigaciones químicas.

Los resultados de la investigación se publican en el International Journal of Molecular Science .

Las reacciones químicas pueden proceder con liberación de calor (exotérmicas) o con consumo de calor (endotérmicas). En el primer caso, las emisiones térmicas resultantes suelen disiparse. Sin embargo, pueden usarse para iniciar las reacciones del segundo tipo que requieren calor adicional para la absorción. La estructura desarrollada por los químicos parece un termo que permite el uso de la energía térmica liberada para iniciar la segunda reacción.

Los científicos desarrollaron un reactor especial de tubo en tubo que proporciona una reacción eficiente de la hidrólisis del carburo de calcio:interacción del compuesto de calcio y el carbono con el agua. Hoy en día, el carburo de calcio se usa activamente en la industria para obtener acetileno gaseoso y usarlo para producir ácido acético, alcohol etílico, plástico, resina de caucho e incluso motores a reacción.

El reactor consta de un tubo exterior y un tubo interior conectados por una pieza de unión impresa con nailon mediante una impresora 3D. Los tubos no entran en contacto entre sí. Esta estructura ayuda a crear el llamado termo de calefacción. Los calentadores están ubicados en el espacio entre los dos tubos o en la "pared" del reactor.

Para llevar a cabo una reacción efectiva, los investigadores colocaron gránulos de carburo de calcio en el espacio entre los tubos, agregaron un solvente y agua y lo mezclaron. La mezcla se calentó y el calor resultante pasó a la parte interior iniciando una reacción endotérmica entre los reactivos que contenía. Los investigadores pudieron llevar a cabo dos tipos de reacciones con menor consumo de energía sin utilizar calentadores externos.

El calor liberado y absorbido se registró con una cámara termográfica, que demostró un cambio en la temperatura dentro del dispositivo durante la reacción en modo de tiempo real.

Resultó que el efecto térmico en el reactor depende del tipo de disolvente, así como de la cantidad de agua y carburo. Así, si la "pared" del dispositivo contenía poca agua (sólo un 5%) y mucho disolvente, casi no se detectaba liberación de calor. Aumentar la cantidad de agua al 50% y más, por el contrario, conduce a un rápido aumento de la temperatura hasta 90 °С solo en cinco minutos.

"El carburo de calcio es capaz de iniciar reacciones sin fuentes de calor externas. El dispositivo 'tubo en tubo' que desarrollamos ayuda a controlar y cambiar la velocidad de hidrólisis si es necesario. Puede usarse en la industria para obtener acetileno, por ejemplo. Agregar agua al carburo genera tanto calor que el acetileno liberado se polimeriza y se vuelve inútil. Las mezclas de solventes y agua pueden ralentizar este proceso, detener la polimerización no deseada y eliminar el calor de una manera más eficiente", dijo Konstantin Rodygin, investigador principal. , Investigador Asociado en el Laboratorio de Análisis de Conglomerados de la Universidad de San Petersburgo.

El grupo de investigación de químicos de la Universidad de San Petersburgo también está trabajando en una estrategia para un ciclo de producción neutro en carbono que reduzca las emisiones de dióxido de carbono. + Explora más

Una nueva estrategia para el uso más ecológico del carburo de calcio