Nowe strategie waloryzacji CO2
Obecnie węgiel nie cieszy się dobrą sławą i często jest przywoływany w kontekście emisji wywołujących zmianę klimatu. Ale nie tylko z tym powinien być kojarzony. „Węgiel stanowi tak ważną substancję, że jest mu poświęcona cała chemia organiczna”, mówi Arjan Kleij(odnośnik otworzy się w nowym oknie), pracownik Katalońskiego Instytutu Badań i Studiów Zaawansowanych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (ICREA) i Katalońskiego Instytutu Badań Chemicznych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (ICIQ). Kleij, przy wsparciu finansowanego ze środków UE projektu PHOTOCARBOX, kierował pracami mającymi na celu rozszerzenie zakresu reakcji chemicznych, w których CO2 stanowi źródła węgla. „Umożliwi to produkcję chemikaliów hurtowych i wysokowartościowych w przemyśle chemicznym, przy jednoczesnym ograniczeniu emisji dwutlenku węgla do atmosfery”, wyjaśnia Kleij. „UE wysunęłaby się na czołową pozycję w światowym rankingu producentów zrównoważonych i ekologicznych materiałów chemicznych dzięki syntezie przyjaznej dla środowiska”.
Znaczenie elastyczności przy prowadzeniu badań
Głównym celem projektu, realizowanego przy wsparciu działań „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie), było opracowanie nowych, efektywnych fotokatalitycznych reakcji stereoselektywnych. „Chcieliśmy opracować nowe strategie waloryzacji CO2(odnośnik otworzy się w nowym oknie), wykorzystując dwutlenek węgla jako odczynnik”, dodaje Kleij. Jak to jednak często bywa w badaniach naukowych, nie wszystko poszło zgodnie z planem. Zespół przekształcił CO2 w kilka ciekawych produktów, ale ostatecznie zmienił swoją strategię. Naukowcy skupili się na innych procesach tworzenia wiązań chemicznych, gdzie mogli wykorzystać swoją wiedzę z zakresu fotokatalizy. „To był ruch w dobrą stronę”, zauważa Kleij. „I dowód na to, że alternatywne pomysły i podejścia mogą sprawdzić się równie dobrze, jak początkowe założenia, a elastyczność ma istotne znaczenie przy prowadzeniu badań”.
Długoterminowa wartość projektu
Dzięki temu nowemu podejściu w ramach projektu opracowano innowacyjną strategię katalizy Co/fotoredoks. W katalizie fotoredoks wykorzystywany jest transfer pojedynczego elektronu do kontrolowania i rozszerzania przemian chemicznych zachodzących na cząsteczce metalu pod wpływem katalizatora metalicznego. Wykorzystując tę strategię, badacze byli w stanie przeprowadzić i zbadać nowe stereoselektywne reakcje, w których powstają wiązania węgiel-węgiel. Przypominają one reakcje, nad którymi pierwotnie zamierzali pracować. Naukowcy opisali również mechanizm tych reakcji i udostępnili swoje opracowania innym badaczom. Obecnie Kleij i jego zespół wykorzystują reakcje Co/fotoredoks do badania innych mechanizmów powstawania wiązań węgiel-węgiel, w tym do tworzenia skupionych przestrzennie węglowych centrów stereogenicznych typowych dla związków występujących w naturze. „Jestem niezwykle dumny z tego, że odkryliśmy zupełnie nowe wzorce reaktywności, które są dziś wykorzystywane w laboratoriach”, mówi uczony. „To dowodzi długoterminowej wartości projektu i świadczy o jego wpływie”.
Na badaniach korzystają także naukowcy
W ramach projektu PHOTOCARBOX nie tylko pogłębiono wiedzę naukową dotyczącą tworzenia się wiązań węgiel-węgiel, projekt przyczynił się także do rozwoju kariery naukowców biorących w nim udział. Jeden z badaczy ze stopniem doktora ubiega się obecnie o nowe stanowisko akademickie i stara o dodatkowe finansowanie ze środków Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Ponadto Kleij uważa, że projekt ma przełomowe znaczenie dla jego zespołu badawczego w ICIQ. „Dzięki wsparciu z funduszy unijnych jesteśmy teraz w stanie wykorzystać więcej narzędzi wspomagających złożoną syntezę związków chemicznych. Badania te znacząco poszerzają naszą wiedzę w tej dziedzinie”, dodaje na koniec badacz.
Słowa kluczowe
PHOTOCARBOX, węgiel, dwutlenek węgla, chemia organiczna, chemia, przemysł chemiczny, związki chemiczne, kataliza fotoredoks
