Dva v jednom. Vědci vyvinuli materiál pro lepší recyklaci plastů i levnou výrobu léčiv

Dokáže přeměnit odpadní plasty na užitečné produkty, ale také zlevnit výrobu důležitých chemikálií a léčiv. Ostravští vědci ve spolupráci s dalšími kolegy vyvinuli zcela nový materiál. Výrobu univerzálního pomocníka založeného na atomech železa a uhlíku teď plánují přesunout do poloprovozního měřítka.

Cílem výzkumu bylo přispět k řešení jednoho z nejpalčivějších problémů dneška – recyklace plastů. Experti se zaměřili se na polystyren, jehož ročně na světě vyrobí přes 20 milionů tun, ale recykluje se jen jedno až tři procenta. Současné metody jsou totiž složité a nešetrné k životnímu prostředí.

Fotogalerie zobrazit 3 fotografie

„Mechanická recyklace polystyrenu vede ke zhoršení kvality produktu a jeho omezenému využití. Pyrolýza je energeticky náročná, vyžaduje vysoké teploty a výsledná směs chemikálií se musí složitě čistit. Proto jsme vyvíjeli šetrnou nízkoteplotní technologii,“ popsal jeden z hlavních autorů práce Radek Zbořil, který působí v Centru energetických a environmentálních technologií VŠB – Technické univerzity Ostrava a zároveň na Univerzitě Palackého v Olomouci.

Nová technologie s pomocí kyslíku a amoniaku umožní připravit benzonitril, velmi cennou chemikálii, jež slouží jako klíčový stavební blok pro výrobu léčiv, hnojiv a dalších průmyslových chemikálií.

OBRAZEM: Vývoj hologramů na bankovky. Univerzita otevřela špičkovou laboratoř

Avšak přeměna polystyrenu i dalších organických sloučenin na nitrily je velmi náročná, protože jejich chemické vazby jsou stabilní a těžko se štěpí. Potřeba byl účinný katalyzátor, který by snížil reakční teploty, a naopak zvýšil výtěžek důležitého produktu. A právě to se týmu vědců podařilo.

„Základem katalyzátoru jsou atomy železa rozptýlené v uhlíkovém nosiči a stabilizované atomy dusíku a boru. Takové chemické prostředí v okolí atomárního železa a porézní struktura nosiče jsou zásadní pro dosažení nízkoteplotní a účinné přeměny polystyrenu,“ vysvětlil Jagadeesh Rajenahally, další z korespondujících autorů, který působí v CEET a německém Leibnizově ústavu pro katalýzu v Rostocku.

Objev by se mohl rychle uplatnit v praxi

Materiál lze snadno vyrábět ve velkém a po dokončení chemického procesu také recyklovat a opakovaně používat. A jeho využití nekončí jen u polystyrenu. Umí na důležité nitrily účinně přeměnit další desítky organických sloučenin. Nitrily se dále využívají v chemii a farmacii, například při výrobě antidepresiv nebo léků pro léčbu diabetu.

Všestranné využití, jednoduchá výroba, nižší energetická náročnost a výrazné zlevnění řady chemických procesů slibují rychlé uplatnění materiálu v praxi, a vědci proto plánují přesun výroby do poloprovozního měřítka.

Vysoká škola báňská pošle do vesmíru nanoroboty a chytré tričko

„Atomární katalyzátor je nesmírně univerzální. Úspěšně jsme ho použili při výrobě asi šedesáti chemikálií na bázi nitrilů, využívaných ve farmacii i průmyslové chemii. Pracujeme při výrazně nižších teplotách než stávající průmyslové výroby a díky usměrnění reakce produkujeme jen minimum odpadních produktů,“ uzavřel Zbořil.