Na Wydziale Chemii Uniwersytetu Warszawskiego zespół pod kierunkiem prof. Elżbiety Megiel opracował nowatorską metodę wytwarzania porowatych polimerów koordynacyjnych (MOF), które mogą pełnić dwie funkcje jednocześnie: pochłaniać dwutlenek węgla z otoczenia i katalizować reakcje chemiczne z jego udziałem. Kluczowym celem jest przemysłowa synteza organicznych węglanów – związków niezbędnych m.in. w produkcji baterii litowo-jonowych, leków, kosmetyków i biodegradowalnych tworzyw sztucznych.
Czytaj też: Przełomowy nanomateriał. Zbiera wodę bezpośrednio z powietrza bez użycia energii
Prof. Elżbieta Megiel mówi:
Opracowaliśmy nowy materiał, który jest katalizatorem reakcji chemicznych. Przy zastosowaniu różnego rodzaju epoksydów pozwala on wytwarzać w prosty sposób cenne dla przemysłu organiczne węglany, bez konieczności użycia toksycznych substancji. To oznacza pewien przełom.
Opracowane polimery są bezpieczne w produkcji, tanie w syntezie i można je uzyskać z powszechnie dostępnych substratów. To znacząco obniża próg wejścia dla przemysłu, który dotychczas musiał polegać na droższych, bardziej toksycznych i mniej zrównoważonych metodach produkcji węglanów.
Ekologiczny polimer dla producentów węglanów
Innowacyjność odkrycia z UW polega nie tylko na samym pochłanianiu CO2, ale na jego rzeczywistym wykorzystaniu jako substratu chemicznego. Materiał zachowuje swoje katalityczne właściwości nawet po adsorpcji gazu, a reakcja przebiega z 100-proentową efektywnością atomową, co oznacza brak odpadów. W praktyce: każda cząsteczka CO2 zostaje wbudowana w nowy związek chemiczny.
Czytaj też: Przełom w świecie gumy. Naukowcy stworzyli materiał 10 razy mocniejszy od zwykłego kauczuku
Prof. Elżbieta Megiel dodaje:
Te nanostruktury, które mają postać proszku lub sprasowanych pastylek, można użyć już po pochłonięciu CO2, w reaktorach chemicznych, gdzie uwięziony dwutlenek wchodzi w reakcję z epoksydami i tworzy organiczne węglany.
Co więcej, w połączeniu z epoksydami pochodzącymi z biomasy, jak tlenek limonenu czy tlenek α-pinenu, cały proces może stać się niemal idealnym przykładem “zielonej chemii” – wykorzystującej odpadowy CO2 do produkcji związków o wysokiej wartości dodanej, bez emisji szkodliwych produktów ubocznych.
Zespół z UW już zabezpieczył swoją technologię patentami w Polsce i za granicą. W kolejnym kroku potrzebni są partnerzy przemysłowi, którzy pomogą przetestować wynalazek w rzeczywistych warunkach produkcyjnych.
Prof. Przemysław Dubel, dyrektor Centrum Transferu Technologii i Wiedzy UW, mówi:
Na tym etapie zależy nam na podniesieniu gotowości technologicznej wynalazku. Wykazuje on wysoką efektywność w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych, natomiast do przeprowadzenia pełnych testów w skali przemysłowej potrzebny nam jest partner z zewnątrz.
Nowy materiał można bezpiecznie przechowywać i wykorzystywać wielokrotnie – nie traci właściwości nawet po kilkukrotnym użyciu, a jego stabilność termiczna sięga 400oC. Dzięki temu może znaleźć zastosowanie zarówno w reaktorach chemicznych, jak i w systemach pochłaniania CO2 z gazów odlotowych w przemyśle energetycznym.