Полиамиды присутствуют во многих различных продуктах, таких как веревки для альпинизма, нейлоновые парашюты и материалы для 3D-печати. При этом именно карбоновые кислоты используются в качестве химических строительных блоков для этих полиамидов. Однако их производство на сегодняшний день является сложной задачей, поскольку современные методы получения (ди)карбоновых кислот из насыщенных или ненасыщенных углеводородов часто включают в себя несколько стадий, а также требует использования тяжелых металлов и сильных кислот..
Кроме того, этот процесс часто приводит к выбросу оксидов азота (NOx), которые являются одними из наиболее проблемных парниковых газов с точки зрения климата. В ответ на это ученые из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце (JGU) и компании Evonik недавно разработали экологически чистый способ производства (ди) карбоновых кислот . Об этом они сообщают в статье, недавно опубликованной в журнале Nature Communications .-
– Наша технология — это первый в истории процесс изготовления строительных блоков для полиамидов из нефтехимических соединений и даже ненасыщенных жирных кислот с использованием достаточно щадящего подхода, — отмечает профессор Зигфрид Вальдфогель.
Новая технология предполагает электрохимический метод, при котором углеводороды с двойными или тройными связями переносятся в электролизную ячейку, наполненную растворителем. Затем добавляется кислород, причем чем выше концентрация кислорода, тем эффективнее процесс.
– Что действительно интересно в нашем процессе, так это то, что электрохимическое вмешательство необходимо как на аноде, так и на катоде, — поясняет профессор.
В то время как на аноде образуются окислительные радикалы, кислород на противоположном электроде восстанавливается до супероксидных анионов. Радикалы и супероксид-анионы объединяются в растворе и реагируют с образованием желаемого продукта — карбоновой кислоты. Исследователи успешно повторили этот процесс как в стандартных, так и в проточных электролитических ячейках.
Этот новый метод имеет множество преимуществ: больше не нужны тяжелые металлы и сильные кислоты, а также не образуются оксиды азота. Единственные необходимые исходные материалы — это кислород, электричество и углеводороды с двойными связями. Поскольку побочные продукты не образуются, а растворитель можно восстановить и переработать, этот процесс очень экономически и экологически эффективен.