Новости химической науки > Получение биодизеля может стать безотходным

Биодизельное топливо может быть «зеленым», но его производство связано с отходами, от которых не так просто избавиться. Каждый год производители альтернативного вида топлива во всем мире производят свыше миллиона тонн глицерина, большая часть которого идет в отходы.

Превращение глицерина, этого дополнительного продукта производства биодизельного топлива, во что-нибудь полезное и пригодное для продажи могло бы помочь превратить биодизель в более прибыльный продукт.

Некоторые исследователи предлагают получать из ненужного глицерина ацетилглицерины, которые могут применяться для производства многих товаров потребления. В новом исследовании сообщается о новых реакциях, которые позволяют получить ацетилглицерины с высокими выходами, используя при этом дешевые и широко распространенные материалы.

Двухстадийная каталитическая система позволяет получить из глицерина 1,3-диацетилглицерин с выходом вплоть до 98%. (Рисунок из ACS Sustainable Chem. Eng. 2014, DOI: 10.1021/sc500006b)

Современные методики для превращения глицерина в ацетилглицерины требуют жестких условий и позволяют получить продукт с низким выходом. Кийотоми Канеда (Kiyotomi Kaneda), специалист по катализу из Университета Осака в Японии, совместно с коллегами разработал однореакторный метод для превращения глицерина в 1,3-диацетилглицерин, который используется в фармацевтике, косметике, полимерах и пищевых добавках. Такие превращения происходят в присутствии двух катализаторов: это силикатная глина – монтмориллонит, который исследователи легированный ионами лантана, и оксид алюминия, легированный наночастицами меди. Монтмориллонит-лантановый катализатор способствует ацетилированию глицерина, а медный катализатор ускоряет реакцию окисления, изомеризации и гидрированию ацетилированного продукта.

Химики поставили на поток получение диацетилглицерина с выходом, который достигал 98%. Прежние методы способствовали получению смеси изомеров диацетилглицерина, но этот метод оказался селективным, позволяя получить практически единственное целевое соединение – 1,3-диацетилглицерин (99% от образовавшихся продуктов).

Реакции протекают за 24 часа при 120°C. Такая температура является относительно мягкой по сравнению с температурами, характерными для ранее существовавших методах. Кроме того, катализаторы относительно легко получить. Монтмориллонитные глины часто используются в промышленности, а медь намного дешевле, чем традиционные катализаторы из драгоценных металлов, таких как платина или палладий. Помимо катализаторов и исходных материалов для проведения реакций необходимы только воздух, уксусная кислота, газообразный водород и толуол, который применяется в качестве растворителя. Помимо вышеперечисленных преимуществ дополнительным бонусом является возможность того, что химики с легкостью могут отделять катализаторы фильтрованием, благодаря чему они не загрязняют получаемые продукты.

Адам Ли (Adam F. Lee), специалист по катализу из Уорвикского университета в Англии, считает, что одна из проблем существования избыточного количества глицерина, полученного в процессе производства биодизеля, связана с тем, что он недостаточно чист. Большинство биодизельных производств используют гомогенные катализаторы, которые трудно удалить из глицеринового полуфабриката, поэтому его невозможно применять непосредственно для пищевых производств или в косметике. В связи с этим Ли говорит, что идет отчаянный поиск того, что же делать со всем эти глицерином, при том обстоятельстве, что существует лишь несколько низкотемпературных эффективных процессов по превращению глицерина в практически полезные химические продукты.

По мнению Ли, представленный исследователями процесс является важным как благодаря мягким условиям, так и из-за недорогих, существующих в большом количестве каталитически активных материалов. Ли говорит, что большинство химиков разработали бы процесс, в котором используется один катализатор и одна реакция в определенный момент времени. То, что исследователи соединили два катализатора, которые играют различные роли, является необычным, но «замечательным и эффективным» подходом. В то же время Ли считает, что для того, чтобы эти реакции были по-настоящему полезны в промышленном применении, необходимо, чтобы их можно было бы осуществлять в непрерывном режиме и без растворителя.

Источник: ACS Sustainable Chem. Eng. 2014, DOI: 10.1021/sc500006b

метки статьи: #биохимия, #бытовая химия, #вопросы экологии, #кинетика и катализ, #органическая химия, #химическая технология