Acrylat là một loại hóa chất hàng hóa quan trọng, được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất nhiều sản phẩm khác nhau, từ sợi polyeste cho đến tã lót trẻ em.
Ngày nay, các công ty hóa chất trên thế giới sản xuất mỗi năm hàng tỉ tấn acrylat, thường bằng cách gia nhiệt propylen – một hợp chất dẫn xuất từ dầu mỏ. Propylen là nguyên liệu cacbon tương đối đắt tiền và không thể tái tạo. Vì vậy, các công ty trong lĩnh vực sản xuất acrylat với doanh số 2 tỉ USD/năm hiện rất quan tâm đến việc nâng cao hiệu quả kinh tế và tính bền vững của các quy trình sản xuất acrylat.
Từ thập niên 1980, các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm khả năng sản xuất acrylat bằng cách kết hợp CO2 với khí etylen dưới tác động của xúc tác niken và các xúc tác kim loại khác. CO2 là nguyên liệu hiện rất sẵn có trên Trái Đất, còn etylen rẻ hơn propylen và có thể được sản xuất từ sinh khối cây trồng. Tuy nhiên, trước đây quy trình sản xuất này đã gặp phải những trở ngại khó vượt qua. Thay cho việc tạo thành phân tử acrylat, CO2 và etylen có xu hướng tạo thành phân tử tiền chất với vòng 5 thành phần gồm có oxy, niken và 3 nguyên tử cacbon. Nếu muốn thực hiện việc chuyển đổi thành acrylat, vòng này cần phải được phá vỡ để cho phép tạo thành liên kết kép của cacbon (quá trình khử). Từ trước đến nay, công đoạn này đã tỏ ra là rất khó thực hiện, nhưng các nhà nghiên cứu tại Đại học Tổng hợp Brown và Yale (Mỹ) mới đây đã phát hiện ra rằng các axit Lewis có thể dễ dàng phá vỡ vòng 5 thành phần đó, cho phép thực hiện quá trình khử và tạo thành acrylat.
Về cơ bản, axit Lewis là các chất nhận điện tử. Trong trường hợp nói trên, axit này lấy đi điện tử của liên kết giữa niken và oxy trong vòng 5 thành phần, do đó làm yếu liên kết và mở vòng đó ra.
Các nhà nghiên cứu cho rằng, công nghệ này có thể được áp dụng đối với quá trình sử dụng xúc tác để sản xuất acrylat trên quy mô công nghiệp. Hiện tại họ đã có thể thực hiện tất cả các bước cần thiết của quy trình này.
Ban đầu, nhóm nghiên cứu đã sử dụng axit Lewis mạnh nhất mà hiện sẵn có, dẫn xuất từ bo. Nhưng axit này quá mạnh nên không thể sử dụng cho quá trình xúc tác lặp lại, vì nó liên kết rất mạnh với sản phẩm acrylat nên không cho phép thực hiện các phản ứng tiếp theo với xúc tác niken. Do đó, họ đã chuyển sang sử dụng axit Lewis yếu hơn trong số nhiều loại axit Lewis khác nhau.
Nghiên cứu nói trên là công trình hợp tác giữa hai trường đại học Brown và Yale. Mục đích của nghiên cứu này là tìm cách sử dụng CO2 làm nguyên liệu sản xuất nhiều loại hóa chất hàng hóa khác nhau.
Hoahocngaynay.com/Hoahoc.info
Nguồn: Science Daily
