Novi, zeleniji i jeftiniji metod za ubrzanje hemijskih reakcija razvili su naučnici sa Kraljevskog koledža u Londonu u saradnji sa Univerzitetom u Barseloni i ETH u Cirihu. Umesto korišćenja zagađujućih i skupih katalizatora na bazi metala, tim je dokazao da električna polja mogu katalizovati reakcije za proizvodnju hemijskih jedinjenja.
Nadovezujući se na prethodna istraživanja objavljena 2016. koja su dokazala da električno polje može katalizirati reakcije u nanorazmjeru, naučnici sa Odjeljenja za hemiju poboljšali su metodologiju za električni katalizaciju reakcija na elektrodi površine centimetra. Ovo otvara put za čistiju alternativu katalizatorima na bazi metala, potencijalno transformišući način na koji se proizvode hemijska jedinjenja.
Ubrzanje hemijskih reakcija između molekula putem katalize je od suštinskog značaja za pravljenje novih materijala potrebnih za niz industrija i tehnologija koje proizvode proizvode sa visokom dodatnom vrednošću kao što su farmaceutski proizvodi. Trenutno se ove reakcije uglavnom oslanjaju na katalizatore koji sadrže plemenite metale kao što su platina, paladijum i rodijum.
Ne samo da su ovi veoma skupi i štetni za životnu sredinu, već se u praksi koriste velike količine energije, a toksične nusproizvode je teško i skupo ukloniti.
Omogućavanje katalize kroz električna polja omogućava jeftinije, energetski efikasnije i manje zagađujuće rešenje ovog problema.
„Korišćenje električnih polja kao jedinog katalizatora za hemijske reakcije odavno je teoretski predviđeno. Ideja je potekla od naučnika koji su proučavali mehanizme enzimske katalize u prirodi, koji su predvideli da bi velika električna polja unutar aktivnih mesta enzima mogla da deluju kao katalizator u enzimskom hemijske reakcije“, kaže profesor Ismael Diez Perez.
„Godine 2016. u King’su smo zapravo dokazali ovu teoriju u laboratoriji. Izlažući dva reaktanta naponsko-pristrasnom jazu na nanoskali, stvorili smo polje sile koje ubrzava formiranje produkta reakcije.“
„Od tada smo razvili novu tehnologiju koja omogućava elektrificiranu hemijsku proizvodnju u daleko većem obimu. Dizajnirali smo mikrofluidnu ćeliju koja stvara neprekidan protok reaktanata koji se kataliziraju zajedno unutar električnog polja. Interfejs elektroda zatvoren unutar mikrofluidni kanal indukuje hemijsku reakciju na centimetarskim površinama elektroda, proizvodeći nova hemijska jedinjenja.“
Profesor Diez Perez i njegov tim veruju da bi ovaj proces mogao da transformiše farmakološku industriju, koja se oslanja na proizvodnju veoma finih hemijskih jedinjenja sa dodatom vrednošću, koja su obično veoma skupa za proizvodnju tradicionalnim metodama katalize. Naučnici čak predviđaju da bi se električno polje moglo kontrolisati da bi se formirala čista izomerna hemijska jedinjenja – vitalni korak u proizvodnji lekova koji imaju odgovarajući molekularni oblik koji ljudsko telo prepoznaje.
„Ovaj proboj signalizira početak veoma uzbudljive promene koraka u transformaciji načina na koji upravljamo katalizom. Sada smo dokazali da električna polja mogu da se povećaju kako bi proizvela miligrame hemijskih jedinjenja, sledeći korak je da se napravi još veći modeli za upotrebu širom sveta. mnogo različitih polja i industrija – omogućavajući jeftinije, zelenije metode proizvodnje“, kaže Deiz Perez.
