Gli scienziati hanno trovato un modo ecologico di produrre una sostanza chimica ampiamente utilizzata nelle materie plastiche, nei coloranti e nel paracetamolo (acetaminofene) che evita l'uso di combustibili fossili.
I ricercatori dell'Università scozzese di Glasgow hanno dimostrato un nuovo metodo per creare le aniline, che attualmente vengono prodotte con tecniche che dipendono da combustibili fossili e metalli preziosi per un'industria da 10 miliardi di dollari.
I metodi attuali, che spesso producono tonnellate di anilina in una sola volta, sono ad alta intensità energetica, spesso inefficienti e possono creare sottoprodotti chimici di scarto che possono essere dannosi per l'ambiente.
L'idrogeno utilizzato nelle reazioni è spesso ricavato da fonti non sostenibili, tra cui i combustibili fossili.
Bottiglie d'acqua di plastica esposte in un supermercato il 20 novembre 2017, a Londra. Gli scienziati hanno trovato un modo ecologico di produrre una sostanza chimica ampiamente utilizzata nelle plastiche, nei coloranti e nel paracetamolo (acetaminofene) che evita l'uso di combustibili fossili.
In un nuovo articolo pubblicato mercoledì sulla rivista Cell Reports Physical Science, gli scienziati hanno spiegato come hanno sviluppato un metodo di produzione dell'anilina che funziona a temperatura e pressione ambiente e che utilizza protoni ed elettroni creati dall'elettrolisi dell'acqua per guidare il processo di riduzione dei nitrobenzeni in anilina.
Il processo innovativo del team di Glasgow funziona facendo passare una corrente elettrica attraverso l'acqua, nella quale è stato disciolto un tipo speciale di molecola chiamata mediatore redox.
Le molecole del mediatore raccolgono i protoni e gli elettroni prodotti dall'elettrolisi dell'acqua e li consegnano ai nitrobenzeni.
Le molecole del mediatore impediscono anche l'elettro-riduzione diretta dei nitrobenzeni sulla superficie dell'elettrodo.
In questo modo, il processo di riduzione del nitrobenzene viene reso più pulito, riducendo la possibilità di creare prodotti collaterali indesiderati durante l'elettrolisi.
I ricercatori di Glasgow sono i primi a trovare un modo per utilizzare un mediatore per il processo di riduzione dei nitrobenzeni in aniline.
Nel documento, i ricercatori dimostrano l'efficacia della loro tecnica riducendo 12 diversi tipi di nitrobenzeni per formare aniline, da quelle comunemente utilizzate nell'industria a prodotti più insoliti.
I risultati dimostrano che il processo è più che in grado di produrre aniline in modo pulito, in quattro casi con rese superiori al 99%.
Il dottor Mark Symes, docente senior presso la Scuola di Chimica dell'Università di Glasgow, ha sviluppato la tecnica insieme allo studente laureato Athanasios Stergiou.
"Si tratta di un risultato entusiasmante, che si basa su un decennio di lavoro qui a Glasgow nello sviluppo di nuove forme di mediatori", ha dichiarato Symes.
"Sebbene la riduzione elettrochimica diretta dei nitrobenzeni sia stata studiata per più di 40 anni, essa produce una serie di prodotti collaterali indesiderati e fornisce basse rese di aniline.
Siamo stati in grado di dimostrare per la prima volta un modo per produrre alte rese di aniline comuni utilizzando il mediatore che abbiamo sviluppato a temperatura ambiente, senza la necessità di alte pressioni".
"L'elettrochimica è intrinsecamente scalabile, quindi riteniamo che sia possibile impilare i moduli del mediatore per consentire la produzione industriale di aniline.
"Se queste reazioni su larga scala fossero alimentate da fonti rinnovabili di elettricità, si potrebbe contribuire a rendere più ecologica l'industria della produzione di anilina, che vale 11 miliardi di dollari (9,2 miliardi di sterline inglesi).
"All'altra estremità della scala, siamo stati in grado di dimostrare che è possibile produrre in modo pulito piccole quantità di aniline più esotiche, come gli orto-ioduri, che sono difficili da creare con altri metodi.
Ciò potrebbe contribuire a rendere la produzione di queste aniline più economica e più accessibile ai ricercatori e all'industria in futuro".
"Ora che abbiamo dimostrato l'efficacia di questo approccio per la produzione di anilina, stiamo iniziando a esplorare il potenziale di applicazione ad altre reazioni.
"Speriamo di creare vantaggi trasformativi simili anche altrove".
Il lavoro dell'équipe si intitola "Riduzione elettrocatalitica ad alta resa e selettiva di nitroareni ad aniline utilizzando mediatori redox".