UDRŽITELNÁ CHEMIE
JEDNODUŠŠÍ A LEVNĚJŠÍ VÝROBA METANOLU SE PŘIBLÍŽILA K REALIZACI
Katalyzátor, který přeměňuje metan na me- tanol, bude vyvíjet nová spin-off společnost Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR (ÚFCHJH). Jeho ředitel Martin Hof pode- psal dohodu s evropskou akciovou společností METTOC, SE, o majetkovém vstupu do firmy. Zvládnutí nového postupu přeměny by znamenalo výrazný ekonomický přínos i výhodné využití odpadních surovin. Metanol je pro chemický průmysl důležitou surovinou, takzvanou platformovou chemikálií, a předpokládá se, že jeho potřeba výrazně po- roste. Vědci s ním počítají také jako s látkou pro snadné uchovávání a transport zelené energie: převedením plynného metanu nebo dokonce vodíku na kapalný metanol by odpadla negativa spojená se skladováním a transportem těchto plynů jako zdrojů energie. Metanol se v současné době průmyslově vyrábí ze syntézního plynu, tj. směsi vodíku a oxidu uhelnatého katalytickou hydrogenací oxidu uhelnatého. Syntézní plyn se vyrábí reakcí vody s metanem. Oba procesy vyžadují vysoké teploty a tlak. Proto je tento postup obtížný, energeticky náročný a lze jej využít jen ve velkém měřítku, nikoli třeba pouze pro zpracování rozptýlených zdrojů metanu, např. flérovacích plynů uvolňovaných při těžbě ropy nebo bioplynu. Produkce fléro- vacích plynů, které se jako odpad spalují bez využití, odpovídá třetině světové těžby zemního plynu. Tým Jiřího Dědečka z (ÚFCHJH) vyvinul katalyzátor, který umožňuje aktivovat kyslík za nízké teploty, za což vědec v roce 2020 získal cenu Česká hlava. Aktivovaný kyslík pak umožňuje přímou cestou oxidovat metan na metanol. Odstraňuje tak nevýhody současného postupu výroby, je jednodušší a mohl by být použit pro zpracování rozptýlených zdrojů me- tanu a k levnější produkci metanolu. A možná naznačuje směr ke snadnému „zkapalnění“ metanu či vodíku. JAKO Z POHÁDKY: CHEMICKÉ REAKCE BĚŽÍCÍ NA VODNÍ HLADINĚ Vědci z Universität Regensburg pod vede- ním profesora Dr. Burkharda Königa z Ústavu organické chemie vyvinuli novou metodu syn- tézy: světelná reakce na povrchu vody umožňuje provádět chemickou syntézu bez použití organic- kých rozpouštědel nebo jiných reakčních aditiv. Výroba chemických produktů je tak efektivnější a šetrnější k životnímu prostředí. Výsledky svého několikaletého výzkumu nyní opublikovali v časo- pise Science . Syntetická chemie váže atomy do složitých mo- lekul, například molekul potřebných pro výrobu léčiv, přípravků na ochranu rostlin nebo vysoce
Obr.: Laboratoř Jiřího Dědečka v Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR
Z laboratoře do chemického provozu Cesta objevu od základního výzkumu do praxe je dlouhá a na většinu fází již nedosáhnou vědec- ké granty. Pro uvedení vynálezu do praxe proto (ÚFCHJH) hledal investora. Pavel Muchna z firmy METTOC, SE, velmi rychle pochopil proces, kterým se tým Jiřího Dědečka zabývá, a nabídl ústavu spolupráci včetně finančních prostředků. Cílem je uvedení katalyzátoru na trh v případě, že laboratorní testy prokážou komerční potenciál inovativního katalyzátoru. Tato spolupráce je pro Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR velmi přínosná, neboť kromě vědy přináší i komerční aspekt a vazby na chemický a petrochemický průmysl. Ve společně založené evropské společnosti METTOC, SE, ve které (ÚFCHJH) drží 30% podíl, se katalyzátor finálně vyladí a připraví pro nasazení v průmyslových podmínkách a aplikacích, případně k dalšímu vývoji a vylep- šování platformy, na které katalyzátory fungují. účinných materiálů. Zanechává po sobě však dost nebezpečnou stopu. Takové reakce totiž obvykle vyžadují organická rozpouštědla, ko- vové katalyzátory a nebezpečná činidla, jako jsou kyseliny nebo zásady. Ne všechny pomocné ma- teriály a rozpouštědla lze vždy účinně recyklovat, což vede k tvorbě obtěžujícího odpadu. Vědci z Universität Regensburg pod vedením Prof. Dr. Burkharda Königa nyní přišli se zcela jiným způsobem syntézy složitých molekul: mo- lekuly reaktantu se nanesou na povrch vody, kde vytvoří tenký film. Ozářením fialovým světlem se spustí reakce, která je propojí. Nová metodika vy- užívá vznik filmu organických molekul, běžně ne- rozpustných ve vodě. Na vodní hladině (podobně jako olejový film pokrývá kaluž) však dojde k vy- tvoření ideálních podmínek pro aktivaci světlem. Šíře využití technologie byla demonstrována na více než 160 příkladech, včetně syntézy prekur-
„ Pracujeme na tom, abychom vyrobili místo modelového katalyzátoru systém, tzv. platformu, která bude dostatečně aktivní a robustní. Jsme velmi blízko k dosažení aktivity katalyzátoru, která garantuje uvedení do komerčního provozu. V první fázi se budeme zaměřovat na oblast flé- rovacích plynů při těžbě ropy a plynu a konverzi bioplynů do kapaliny – biometanolu. Ultimátním cílem je nabídnout na trh katalyzátor, který čás- tečně nahradí klasickou výrobu metanolu, “ říká Jiří Dědeček z (ÚFCHJH), který ve společnosti METTOC, SE, vede technologický vývoj. METTOC, SE, je již druhou spin-off společ- ností pracoviště. První je SciCare – Inno- vations. s.r.o., která se zaměřuje na využití fotokatalytických nátěrů při renovaci a ochraně kulturních památek. Dohodu se společností METTOC, SE, podepsal ředitel ÚFCHJH Martin Hof ve středu 6. března 2024. Mgr. Jiří DĚDEČEK, CSc., DSc., Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, jiri.dedecek@jh-inst.cas.cz zorů léčiv. Reakce světla na povrchu vody nyní umožňuje chemickou syntézu bez použití orga- nických rozpouštědel nebo jiných reakčních pří- sad. Výroba chemických produktů se tak může stát efektivnější a šetrnější k životnímu prostředí. Projekt probíhá již přibližně dva roky. Během této doby byla provedena řada experimentů s cílem dále rozpracovat a ověřit tento objev. Průlomem se stalo převedení reakce do průtoč- ného reaktoru. Syntézu lze provádět kontinuálně a vznikne tak větší množství produktu. Spektro- skopická měření umožnila nahlédnout do mole- kulárního mechanismu této reakce. Nyní chtějí výzkumníci aplikovat tuto technologii syntézy na další reakce. Jejich snahou je využít ji v co nejširším spektru aplikací při výrobě chemických produktů. » www.uni-regensburg.de
41
CHEMAGAZÍN • 2 / XXXIV (2024)
Made with FlippingBook. PDF to flipbook with ease