Alkol oksidasyonu için daha sürdürülebilir süreç

Almanya’nın Bochum kentindeki Ruhr Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, alkollerin oksidasyonunu daha kolay kontrol edilebilir ve daha sürdürülebilir hale getiren yeni bir yöntem geliştirdiler. Alkol oksidasyonu hem sentetik kimya hem de sürdürülebilir enerji uygulamaları açısından önemlidir. Bu amaçla genellikle termal işlemlerden yararlanılır; yani reaksiyon için aşılması gereken aktivasyon enerjisi ısı şeklinde sağlanır ve oksidasyon basınç altındaki oksijen kullanılarak gerçekleşir.

Almanya’nın Mülheim kentindeki Max Planck Enstitüsü für Kohlenforschung ile birlikte Bochum ekibi artık bu yaklaşımı, sürdürülebilir kaynaklardan elde edilen elektriği ek bir itici güç olarak kullanan bir elektrokatalitik süreçle birleştirdi. Prof. Dr. Martin Muhler, Prof. Dr. Ferdi Schüth ve Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann liderliğindeki grup, dergide yöntemi anlatıyor Angewandte Chemie Uluslararası Sürümü.

Schuhmann, “Elektriği termal enerjiyle birleştirerek aynı anda verimliliği artırmak, çok çeşitli işlemlere aktarılabilen genel bir prensiptir” diyor.

Isı ve elektriğin birleşimi

Araştırmacılar örnek olarak etilen glikolü kullanarak alkol oksidasyonunu araştırdılar; oksidasyonunun geniş endüstriyel önemi vardır. Etilen glikol, örneğin PET’in öncüsü olarak ve yakıt hücrelerinde kullanılır. Grup, katalizör olarak özel olarak sentezlenmiş bir kobalt oksit kullandı.

Elektrokatalitik prosesler, yenilenebilir kaynaklardan elde edilen elektrik kullanılarak hassas bir şekilde kontrol edilebilmeleri ve çalıştırılabilmeleri avantajına sahiptir. Ancak termal işlemlerle karşılaştırıldığında elektrokataliz genellikle daha düşük üretim oranları sağlar. Araştırmacılar, alkolün oksidasyonunu sağlayan itici güç olarak ısı ve elektriği birleştirdiler ve basınç ve sıcaklık gibi belirli reaksiyon parametrelerini değiştirdiler.

Reaksiyon yüksek seçicilikle ilerledi: İstenilen ürünler glikolat ve format ağırlıklı olarak oluştu. Sıcaklık ve oksijen basıncı arttıkça verimleri de arttı. Böylece çalışma, elektrokatalitik ve termal süreçlerin başarılı bir şekilde birleştirilebileceğini göstermektedir.

Çalışmanın yazarları, “Bu tür elektrotermal sistemler, yan ürünler olarak oksijen ve düşük sıcaklıktaki ısının mevcut olduğu endüstriyel ortamlara entegre edilebilir, böylece elektrik ve termal enerjinin daha verimli kullanılması sağlanabilir” diye yazıyor.