توسعه نانوکاتالیستی برای تولید سوربیتول با کارایی بالا

محققان دانشگاه اوزاکا یک کاتالیزور پایدار در هوا، با قابلیت استفاده مجدد از جنس فلز پایه (غیر نوبل) ساختند که به‌صورت سازگار با محیط‌زیست برای هیدروژناسیون گلوکز و تولید سوربیتول با کارایی بالا قابل استفاده است.

بسیاری از کاتالیزورها که توانایی تبدیل گلوکز به سوربیتول را دارند، از محدودیت‌ها و مشکلاتی رنج می‌برند. محققان دانشگاه اوزاکا معتقداند که این کاتالیزور نانوذرات نیکل فسفید هیدروتالسیت (nano-Ni۲P / HT) تمام نیازها را برآورده می‌کند.

یافته‌های این گروه تحقیقاتی در نشریه Green Chemistry به چاپ رسیده است.

سوربیتول یک مولکول پرکاربرد است که به‌طور گسترده در صنایع غذایی، آرایشی و دارویی استفاده می‌شود. بنابراین، نیاز مبرم به روشی پایدار، کم هزینه و سبز برای تولید سوربیتول وجود دارد.

کاتالیزورهای نیکل که معمولاً در هیدروژناسیون صنعتی گلوکز به سوربیتول استفاده می‌شوند، در هوا ناپایدار بوده و نیاز به شرایط واکنش خاصی دارند. کاتالیزورهای حاوی فلزات کمیاب، علی‌رغم کارآیی بالا، گران بوده و مستعد مسمومیت هستند.

اما nano-Ni۲P / HT در هوا پایدار است و فعالیت زیادی برای هیدروژناسیون گلوکز به سوربیتول دارد. علاوه‌بر این، نانوساختار-Ni۲P / HT با عملکرد بیش از ۹۹ درصد، ساختار سوربیتول خاص ایجاد می‌کند که به‌عنوان D-sorbitol شناخته می‌شود. این انتخاب‌گری بالا بدان معنی است که می‌توان محصولی با خلوص بالا بدست آورد.

هیدروژناسیون گلوکز با کاتالیز نانو Ni۲P / HT را می‌توان در آب و دمای ۲۵ درجه سانتیگراد انجام داد. در حالی‌که در روش‌های رایج باید دما ۱۰۰-۱۸۰ درجه سانتیگراد باشد. فشار گاز هیدروژن در این فرآیند فقط ۱ بار است در حالی که در کاتالیزورهای دیگر این فشار ۵۰-۱۵۰ بار است. انرژی صرفه‌جویی شده با استفاده از این شرایط ملایم منجر به روش‌های سبزتر و پایدارتر و همچنین کاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود.

شو یاماگوچی، نویسنده اول مقاله مربوط به این پروژه می‌گوید: «کاتالیزور nano-Ni۲P / HT ما از نظر فعالیت کاتالیزوری و مقدار D-sorbitol تولید شده عملکرد بهتری نسبت به گزینه‌های متداول نیکل دارد. nano-Ni۲P / HT همچنین عملکرد بهتری نسبت به کاتالیزور فلزی نجیب موجود در بازار در تولیدD-sorbitol ارائه می‌دهد.»

استفاده مکرر از این کاتالیزور نشان داد که نانو-Ni۲P / HT می‌تواند بدون افت عملکرد قابل توجهی، مورد استفاده مجدد قرار گیرد. این واکنش همچنین می‌تواند در غلظت بالای گلوکز (۵۰ درصد وزنی) انجام شود، که نشان دهنده امکان استفاده از این کاتالیزور برای مقیاس‌های بزرگ است. ما معتقدیم که کاتالیزور ما نه تنها در تولید D-sorbitol بلکه در توسعه سایر فرایندهایی صنایع دارویی، غذایی و آرایشی قابل استفاده خواهد بود.»

مرتبط:

از نانو فناوری چه میدانیم ؟