Migliorare la sostenibilità dei catalizzatori industriali
A livello mondiale la maggior parte dei materiali a base di carbonio e di energia viene prodotta per conversione ossidativa degli alcani in petrolio o gas naturale. Ma la forza elevata dei legami carbonio-idrogeno (C-H) negli alcani richiede temperature estreme, comportando così basse efficienze di conversione ed emissioni elevate. Dei catalizzatori con migliori prestazioni in condizioni favorevoli per l'ambiente e a costi ragionevoli potrebbero avere un enorme impatto sul settore. I complessi di metalli di transizione possono agire in modo simile agli enzimi. Alcuni scienziati hanno avviato il progetto OXALKANES ("Development of sustainable selective catalytic oxidation of alkanes"), finanziato dall'UE, per sfruttarli. I ricercatori hanno sviluppato complessi di metalli di transizione da metalli di transizione del periodo 4 della tavola periodica degli elementi (ad es. ferro, cobalto, rame). Li hanno applicati come catalizzatori selettivi omogenei ed eterogenei nelle reazioni di attivazione C-H a temperatura ambiente con ossigeno fornito da perossido di idrogeno ecocompatibile. La resa è aumentata grazie all'uso delle microonde. L'ossidazione del cicloesano ha prodotto cicloesanone e cicloesanolo con rese superiori rispetto a quelle ottenute con catalizzatori convenzionali e in condizioni moderate e sostenibili. I principali prodotti sono stati usati come precursori nella sintesi di prodotti a valore aggiunto come nylon 6, un componente diffuso nei filati industriali, nei prodotti tessili e nelle pellicole plastiche per l'industria alimentare ed energetica. L'ossidazione di benzene produce fenolo come prodotto principale, un intermediario importante nella sintesi di prodotti petrolchimici, agrochimici e plastici. L'ossidazione diretta di benzene in fenolo in genere presenta basse rese e/o una selettività scarsa dei catalizzatori. Gli scienziati di OXALKANE hanno dimostrato una selettività superiore ai catalizzatori convenzionali e rese pari o superiori a quelle riportate in letteratura con i catalizzatori omogenei ed eterogenei. In generale i nuovi complessi di metalli di transizione di OXALKANES hanno consentito l'ossidazione degli alcani in condizioni moderate e sostenibili e con rese paragonabili o superiori ai catalizzatori e ai metodi convenzionali. Si prevede che daranno un contributo importante ai numerosi processi di ossidazione rilevanti per l'industria aumentando la sostenibilità e riducendo l'impatto ambientale.
