В Корее представили катализатор, позволяющий из глюкозы получить глюконовую кислоту и сорбитол одновременно «50 на 50» при комнатной температуре и атмосферном давлении
- 2 часа назад
- 3 мин. чтения
Корреспондент Гу Бон Хёк
- Корейский институт химических технологии разработал технологию «циркулярного низкоуглеродного катализатора» для производства глюконовой кислоты и сорбита
Исследователи Корейского института химических технологий, проводившие данное исследование [Предоставлено Корейским институтом химических технологии]
Корейские ученые разработали технологию, позволяющую одновременно производить два высокоценных химических продукта из глюкозы.
Исследовательская группа под руководством докторов Хван Ён Гю, О Кён Рёль и Ким Чжи Хуна из Корейского института химических технологии объявила о разработке технологии циркулярного низкоуглеродного катализатора, которая позволяет с помощью специальной каталитической системы одновременно производить из глюкозы глюконовую кислоту, используемую в качестве сырья для моющих средств и лекарств, и сорбитол, используемый в качестве сырья для подсластителей и косметики.
Благодаря этому отпала необходимость в отдельной подаче водорода и кислорода, а реакция стала возможной при комнатной температуре, что позволит значительно сократить энергопотребление и выбросы углерода.
Глюконовая кислота и сорбитол являются незаменимыми химическими материалами, производство которых по всему миру составляет миллионы тонн в год. Однако в существующих технологических процессах эти два продукта приходилось производить из глюкозы по отдельности, и, в частности, для получения глюконовой кислоты и сорбита требовались высокие температуры (50–150 °C) и кислород или водород под высоким давлением, превышающим атмосферное давление более чем в 10 раз. Процесс с использованием водорода не только требовал огромных затрат, но и сопровождался выбросом большого количества углекислого газа.
Исследовательская группа успешно реализовала процесс, в котором водород, содержащийся в глюкозе, перерабатывается: водород, образующийся при превращении глюкозы в глюконовую кислоту, передается другой близлежащей молекуле глюкозы, тем самым преобразуя ее в сорбитол.
Это похоже на то, как при нажатии на педали велосипеда получаемая энергия приводит в движение колеса. Таким образом, был реализован «самодостаточный» процесс, в котором продукт получается за счет энергии, генерируемой внутри самого процесса без использования внешнего источника электроэнергии.
Ключевым элементом этого процесса является специальный катализатор, сочетающий в себе платину (Pt) и олово (Sn). Исследователи разработали катализатор, смешав платину и олово в оптимальном соотношении 3:1. При использовании только платины реакция протекает слишком интенсивно, что приводит к выделению водорода, но добавление олова позволяет точно регулировать скорость реакции.
Причем 100% образовавшегося водорода используется для производства сорбита. Результаты экспериментов показали, что при введении 100 молекул глюкозы точно образуется 50 молекул глюконовой кислоты и 50 молекул сорбита.
Специальный катализатор, разработанный исследовательской группой. Слева направо: носитель катализатора, раствор олова, раствор платины и новоразработанный катализатор [Предоставлено Корейским институтом химических технологии]
Эта технология также очень привлекательна с промышленной точки зрения. Используя высококонцентрированную глюкозу в качестве сырья, можно производить более 1,5 кг продукта на литр в день, что не уступает существующим процессам, использующим высокую температуру и высокое давление.
Кроме того, исследовательской группе удалось получить продукт с чистотой более 98,5% благодаря технологии фильтрации веществ с помощью электрического поля. Расходы на электроэнергию, необходимую для процесса разделения, составляют всего около 150 вон (0,1 долл. США) на 1 кг продукта, что обеспечивает высокую экономическую эффективность.
Если расширить применение этой технологии, то можно использовать не только глюкозу, но и «ксилозу» — компонент, получаемый из древесины, — для производства «ксилита», который служит сырьем для безсахарной жевательной резинки, а также применять ее к различным растительным ресурсам, таким как биомасса.
«Данное исследование представило модель циркулярного химического процесса, в котором все ресурсы используются эффективно без каких-либо отходов» - сказал доктор Хван Ён Гю, добавив: «Эта технология, позволяющая производить химические продукты из растительных ресурсов, а не из нефти, при этом радикально сокращая выбросы углерода, в будущем будет способствовать повышению конкурентоспособности нашей химической промышленности».
Результаты данного исследования опубликованы в международном научном журнале «Applied Catalysis B: Environment and Energy».
Комментарии