Глицерин всегда был головной болью производителей биодизеля — пока китайские ученые не нашли ему неожиданное применение.
Биодизель — это перспективное топливо, но у него есть проблема: при его производстве остается много глицерина, который некуда девать. Китайские ученые из Шаньсийского педагогического университета нашли способ превратить этот ненужный побочный продукт в ценный химикат — глицериновую кислоту. Ее используют в медицине, косметике, пищевой промышленности и даже для создания биоразлагаемого пластика.
Результаты опубликованы в издании Science Bulletin.
Раньше глицерин просто копился, потому что спрос на него не рос так быстро, как производство биодизеля. Из-за этого его цена падала, и переработка биотоплива становилась менее выгодной.
Превращение глицерина в дорогие вещества — идеальное решение для экономики замкнутого цикла, — говорит профессор Юй Чэнь. — Но сложность в том, чтобы не разрушить молекулу и получить именно то, что нужно.
Ученые создали катализатор из платиновых нанокристаллов на пластинках оксида висмута. Если просто платина окисляет глицерин хаотично, разрывая связи между атомами углерода, то новый катализатор делает это избирательно — в 96,6% случаев получается глицериновая кислота, а не бесполезные отходы.
Катализатор — вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но само не расходуется. Например, в выхлопных системах машин катализаторы превращают вредные газы в безопасные. Здесь он заставляет глицерин превращаться в глицериновую кислоту без лишних потерь.
Секрет в том, как устроен катализатор. Оксид висмута передает электроны платине, и это не дает молекулам глицерина распадаться на части. Кроме того, поверхность катализатора устроена так, что глицерин прикрепляется к ней именно тем концом, который нужно окислить.
Мы управляем движением молекул, — объясняет доктор Сюэ Сяо. — Катализатор работает как регулировщик: пропускает только нужные реакции.
Эффективность впечатляет: при напряжении всего 0,67 вольт ток достигает 0,82 ампера — значит, процесс энергоэффективен. И это не только про глицерин: катализатор работает и с другими многоатомными спиртами, открывая новые возможности для «зеленой» химии.
Теперь у биодизеля есть шанс стать еще выгоднее — ведь его побочный продукт превращается в ценный ресурс.
Этот метод решает сразу две проблемы:
- Экономическую — глицерин больше не будет дамокловым мечом для производителей биодизеля, его переработка увеличит прибыль.
- Экологическую — вместо накопления отходов мы получаем полезные вещества, снижая нагрузку на окружающую среду.
Особенно ценно, что процесс энергоэффективен и масштабируем. Если технологию внедрят на заводах, это ускорит переход на биотопливо.
Пока неясно, насколько катализатор устойчив в промышленных условиях. Платина дорогая, а оксид висмута может деградировать при длительном использовании. Кроме того, в тексте нет данных о себестоимости процесса — если она окажется высокой, технология останется лабораторной диковинкой.
