VÝZKUM A VÝVOJ
publikovány v časopise Nature Catalysis jako vyvrcholení tohoto výzkumu, je samozřejmě třeš- ničkou na dortu. “ Alexandra Meldrumová, viceprezidentka IChemE, uvedla: „ Jsem ráda, že mohu doktoru Zhengovi poblahopřát k jeho vynikajícím výsledkům výzku- mu. Chemičtí inženýři hrají zásadní roli při řeše- ní našich hlavních globálních výzev. Stipendium IChemE Andrew Fellowship umožňuje průkopnic- ký výzkum, který je přímo použitelný pro zvýšení udržitelnosti klíčových průmyslových procesů. Podpora aktivní výzkumné spolupráce mezi aka- demickou obcí a průmyslem vede nejen k exce- lentnímu výzkumu, jako je ten doktora Zhenga, ale také vytváří významný rozvoj v této oblasti. “ » www.icheme.org
zveřejněn. Náš nový způsob syntézy umožňu- je větší nezávislost na třetích zemích, protože Evropa již nedisponuje výrobním zařízením na P 4 , který je stále nepostradatelným meziproduktem v průmyslové fosforové chemii. V současné době je Evropa závislá na výrobě v zemích, jako je Viet- nam a Čína. Náš postup může do budoucna za- jistit odolnost při výrobě chemikálií obsahujících fosfor, “ vysvětluje profesor Weigand a zdůraz- ňuje inovativní povahu procesu. Obr.: Příklad komplexní biomolekuly ze skupiny funkcionalizovaných nukleoti- dů, které bylo dosaženo metodou vyvi- nutou Weigandovou výzkumnou skupi- nou za použití konvenční kyseliny fos- forečné
o velikosti 2 až 4 milimetry a vmíchá se do čisté minerální omítky. Tato směs má vynikající izo- lační a fyzikální vlastnosti, což znamená, že předčí běžné izolační materiály, jako je poly- styren nebo minerální vlna. „ Po přimíchání do omítky mohou aerogely snížit tepelnou vodivost až dvojnásobně ve srovnání s polystyrenem; to je opravdu značné. Máme tedy vysoce účinný izo- lační materiál vyrobený čistě z minerálů, “ pro- zrazuje Ch. Dworatzyk. To znamená, že vrstva aerogelového materiálu o poloviční tloušťce než vrstva polystyrenu může dosáhnout stejné úrovně izolace. A je tu i další výhoda: „ Používáme zde pouze materiály, jako je písek a vápno, které lze vrátit do oběhového hospodářství materiálů, lze je recyklovat, “ vysvětluje A. Sengespeick. Nový výrobní proces má tedy velký potenciál jak pro stavební technologii, tak pro ochranu klimatu. » www.fraunhofer.de VÝZKUM PODPOROVANÝ ICHEME SLIBUJE UDRŽITELNĚJŠÍ KAPALNÉ UHLOVODÍKY Dr. Qingyuan Zheng, výzkumník z Institutu chemických inženýrů (IChemE), publikoval dů- ležité poznatky o tom, jak Fischerova-Tropschova syntéza (FTS) funguje v reálném průmyslovém prostředí. Tento klíčový pokrok v chápání, kterého dosáhl Dr. Zheng, vedoucí výzkumný pracovník na ka- tedře chemického inženýrství a biotechnologie na University of Cambridge ve Velké Británii, byl nedávno publikován v časopise Nature Ca- talysis . FTS je složitá, ale široce používaná technologie heterogenního katalytického procesu, která pře- měňuje zdroje, včetně biomasy a CO 2 , na syn- tetická paliva a chemikálie. Očekává se, že další vývoj a optimalizace FTS výrazně zlepší účinnost a udržitelnost výroby kapalných uhlovodíků, a je proto klíčovou oblastí výzkumu pro překonání ně- kterých obrovských výzev týkajících se snižování poptávky po energii a zdrojích, kterým společ- nost čelí. Mentorem Dr. Zhenga byl Marc-Olivier Cop- pens, FIChemE, Ramsay Memorial Professor of Chemical Engineering na University College London ve Velké Británii. Profesor Coppens označil výzkum dokončený během stipendia IChemE Andrew Fellowship za „vynikající práci“, přičemž vyzdvihl elegantní využití různých metod nukleární magnetické rezonance k získání jedi- nečných poznatků o FTS „velkého základního a průmyslového významu“. Vzhledem k nedostatku experimentálních me- tod se výkonnost katalyzátoru obvykle odhaduje na základě složení produktu určeného na vý- stupu z reaktoru. Měření magnetické rezonance FTS v reálném čase, které provedl Dr. Zheng za průmyslových provozních podmínek reakce, od- halilo, že složení produktu uvnitř pórů katalyzá- toru se podstatně liší od složení na výstupu z re- aktoru, což naznačuje, že katalyzátor pracuje ve zcela jiném prostředí, než se tradičně odhaduje. Profesor Coppens řekl: „ Velmi dlouho se řešilo, jaké je složení vosku uvnitř pórů a jak ovlivňuje difuzi vodíku a složení produktů. Bylo důležité zjistit a kvantifikovat obrovský rozdíl i mezi prů- měrným počtem uhlíků uvnitř pórů a počtem uhlíků zjištěným plynovou chromatografií na vý- stupu. Působivá práce. To, že vaše výsledky byly
CHEMIE BEZ OKLIK: VĚDCI PŘEDSTAVILI DVOUFÁZOVÝ PROCES VÝROBY CHEMICKÝCH LÁTEK OBSAHUJÍCÍCH FOSFOR
Profesor Jan J. Weigand a jeho tým z Technické univerzity TUD Drážďany dosáhli převratného pokroku ve výrobě chemických látek obsahují- cích fosfor. V nedávné publikaci v renomovaném vědeckém časopise Nature Synthesis představili inovativní metodu syntézy, která vyžaduje pouze dva kroky pro dříve složitou výrobu funkcionalizo- vaných fosfátů. Tato slibná inovace nejen přispívá k ochraně životního prostředí, ale také výrazně šetří čas a náklady. Kromě toho nabízejí průmy- slu možnost stát se méně závislým na třetích zemích. Výzkumný tým již podal na tento nový postup dvě patentové přihlášky. Fosfor a jeho sloučeniny jsou nepostradatelné pro život. V lidském těle hraje tento prvek klíčo- vou roli při přenosu energie a mnoha buněčných funkcích. Sloučeniny fosforu se používají v hno- jivech, čisticích prostředcích, lécích a mnoha dalších výrobcích. Kromě toho je fosfor základní složkou zpomalovačů hoření, elektrolytů baterií a katalyzátorů. Na zemi se fosfor vyskytuje vý- hradně ve formě fosforečnanů. Výroba chemic- kých látek obsahujících fosfor obvykle zahrnuje složitý a energeticky náročný několikastupňový proces. Nejprve se redoxní cestou vyrábí vysoce toxický bílý fosfor (P 4 ), který se dále zpracová- vá na chlorid fosforitý (PCl 3 ) a další, někdy vy- soce toxické meziprodukty. Chemie fosforu zalo- žená na P 4 je spojena se značnými problémy, ale vzhledem k jejímu velkému významu hraje v che- mickém průmyslu nezastupitelnou roli. Jan J. Weigand, profesor anorganické mole- kulární chemie na Technické univerzitě v Dráž- ďanech, spolu se svým týmem v nedávné pub- likaci v časopise Nature Synthesis představuje pozoruhodně jednoduchou metodu výroby che- mických látek obsahujících fosfor. Tento proces přímo přeměňuje primární a sekundární zdro- je fosfátů na chemické látky obsahující fosfor v pouhých dvou krocích, aniž by se používaly ne- bezpečné meziprodukty, jako je bílý fosfor (P 4 ). Jan J. Weigand vysvětluje: „ Zveřejnění nového postupu je skutečným vrcholem mé vědecké kariéry a výsledkem více než 15 let výzkumné práce. Vyvinuli jsme plán pro mnohem udržitel- nější chemii fosforu. Náš proces je mimořádně vhodný pro průmyslové aplikace díky své jed- noduchosti z hlediska zdrojů, nákladů a času. Podali jsme již dva patenty, z nichž jeden byl již
První autor Tobias Schneider popisuje novou metodu: „ (Pyridin) 2 PO 2 [OTf]) získáme pomocí jednoduché chemické reakce, při níž jsou dva atomy kyslíku ve fosfátech nahrazeny labilním ligandem, jako je pyridin. Toto činidlo umožňuje redoxně neutrální přístup k celé řadě důležitých chemických látek obsahujících fosfor s různým využitím tím, že snadno reaguje s různými nuk- leofily, jako jsou aminy, alkoholy nebo pseu- dohalidy. Navržený proces umožňuje přímější a energeticky účinnější hodnotový řetězec díky využití nákladově efektivních surovin, jako je ky- selina fosforečná nebo jiné zdroje fosfátů, čímž se vyhneme použití bílého fosforu jako mezipro- duktu. “ Tým profesora Weiganda v současné době pra- cuje na rozšíření spektra chemických látek obsa- hujících fosfor, které lze vyrábět pomocí nové me- tody, a na recyklaci chemických látek potřebných pro tento proces pomocí elektrochemických me- tod, aby se vyvinul účinný kruhový proces. Tento přístup umožňuje další šetření zdrojů a úsporu nákladů. » www.tu-dresden.de ZOBRAZOVÁNÍ CHEMICKÉ KINETIKY NA ROZHRANÍ KAPALINA-KAPALINA Mnoho experimentů vyžaduje rovinný povrch kapaliny, a proto vědci vyvíjejí různé techniky, jak v laboratořích stabilně vytvářet tzv. ploché ka- palné paprsky. Tyto aplikace se obvykle používají ke studiu jevů v kapalné fázi, jako je dynamika vypařování a generování attosekundových pulzů, ale také chemických nebo biologických slou- čenin v roztoku pomocí rentgenové nebo UV-vis absorpční spektroskopie. Jedním z běžných uspořádání je srážka dvou válcových mikropaprsků kapaliny (obr. 1). Vý- sledkem může být řetězec struktur ve tvaru listu – tzv. plochý paprsek (flat jet) – pokud rych- lost proudění z jednotlivých trysek splňuje podmín- ky laminárního proudění. Ploché části těchto pa- prsků mají tloušťku jen několik mikrometrů, za-
47
CHEMAGAZÍN • 4 / XXXIII (2023)
Made with FlippingBook - professional solution for displaying marketing and sales documents online