Химики из Голландии сообщили интересную и радостную для кого-то новость: открыт новый вид катализатора на основе кобальта с лигандами (ионы или молекулы, присоединённые к кобальту). Этот катализатор способствует эффективному гидрированию сложных эфиров и карбоновых кислот. Попросту говоря, он превращает их в спирт в довольно мягких условиях внешней среды, которые можно создать чуть ли не в домашних условиях.
Карбоновые кислоты повсеместно встречаются в природе: это лимонная кислота, уксусная, щавелевая, муравьиная кислоты, валериановая кислота в корне валерианы, капроновая кислота в козьем молоке, стеариновая кислота в животных жирах и растительном масле, арахиновая кислота в арахисе, малоновая кислота в яблоках, сорбиновая кислота в рябине, молочная кислота в прокисшем молоке и многие другие. Теперь найден способ, как из этих кислот получить алкоголь.
Катализатор состоит из Co(BF4)2·6H2O с лигандом в виде тридентатного фосфина. Оба вещества продаются на открытом рынке по невысокой цене. Реакция идёт при 100*ºC и давлении 80 бар (примерно 81 атмосфера) в присутствии водорода.
Предлагаемый механизм гидрирования кислот до алкоголя
Как известно, основная ценность спирта в том, что его можно использовать в качестве альтернативного биологически чистого топлива в транспорте будущего.
Раньше для реакций такого рода требовались более жёсткие условия и катализаторы из редких металлов (рутений, иридий) или ядовитые как бороводород, поэтому новое открытие имеет такую важность. Оно значительно облегчает способ получения химикатов, топлива и алкоголя из биомассы. Катализатор может найти применение в парфюмерной, пищевой и химической промышленности. Фактически, впервые такая реакция становится доступной на бытовом уровне.
В отличие от других катализаторов, кобальт не деградирует быстро в условиях кислотной среды, то есть катализатор может работать довольно долго и надёжно.
Во время эксперимента с новым катализатором бензойная кислота полностью преобразовалась в бензиловый спирт (пищевая добавка E1519) за четыре часа.
Авторы изобретения — химики из института молекулярных наук им. Вант-Гоффа при Амстердамском университете.
Научная работа «Гидрирование карбоновых кислот с однородным кобальтовым катализатором» опубликована в журнале Science 16 октября 2015 года.
Комментарии
То есть на входе в цикл карбоновая кислота, побочный продукт вода (внизу окружности), и целевой продукт - спирт.
Достаточно организовать удаление из реактора воды и спирта и качать в него кислоту.
Также спирты можно восстановить до углеводородов, что будет наиболее полноценной заменой обычного дизтоплива.
Движку было не сладко.
Ну а эфиры то - не агрессивны, и сами по себе отлично горят - их зачем перерабатывать в спирты ?
Но энергетической ценности неоткуда взяться дополнительной - кроме как добавленной в ходе превращения.
Поэтому цель превращения - избавиться от нехороших кислот, использовав их энергию, как я теперь понял.
- Спасибо
Такие реакции, обычно, имеют положительный тепловой эффект.
... а получение водорода тоже идет с "положительным эффектом"? :)
Если все-таки непонятно, то могу и по другому (в лоб!) - «Сколько будет стоить такое получение спиртов?»
Катализатор в данной реакции - вещь не дешевая, но его, как правило, хватает надолго. Тут, правда, есть такой момент, что это гомогенный катализатор, а для промышленности такие не совсем айс. Гетерогенный намного удобнее, так что в этом направлении еще предстоит поработать.
Третий момент. Вам, наверно, хотелось бы поинтересоваться: а зачем тратить водород на синтез такого топлива, если можно сам водород в качестве топлива и применить? Без всяких лишних энерго и деньгозатрат. Но и здесь выгода очевидна: тратится одна молекула водорода (Н2) на получение одной молекулы спирта, в которой может быть десяток, а то и больше, атомов углерода. Понятно, что с одной такой молекулы энергии при сжигании можно получить намного больше, чем с одной молекулы водорода. Так что выгода налицо и здесь.
Но я, если честно, не вижу в данной работе тех перспектив, которые заявлены. Нет смысла переводить кислоты в спирты, проще перевести их в эфиры, которые и используются в качестве биодизеля. Это обычная добротная работа, но журналисту почудилась сенсация.
Реакция только открыта, то есть никакой технологии еще не существует, а вы уже хотите технико-экономических показателей.
Такие показатели зависят от объемов производства.
Лабораторный синтез единиц граммов вообще ничего не стоит, так как реактивы и посуду не считают, а синтез делается между делом (как в анекдоте - Сколько стоит маковка на бублике? - Нисколько. Тогда наколупайте мне полкило.)
Заказное производство нескольких сотен килограмм спиртов обходится очень дорого и страшно не выгодно. Если же говорить о тысячах тонн и из отходов, то себестоимость может быть отрицательной.
Водорода для восстановления нужно всего 2 моля - 4 г на моль жирной кислоты, например стеариновой, которая сама весит 284 г, т.е из 4 г водорода получается - 270 г топлива - почти в 70 раз больше. Соответственно его энергетическая ценность в много раз выше чем у 4 г водорода
Но я же и не о них спрашивал (просто пришлось, поскольку основной вопрос не был воспринят). Поясню: если речь идет о новинке технологии или просто о неком научном результате, то «что там говорить, что спрашивать». Но если сразу делается «заброс» на возможное получение энергоносителя («биодизель»), то тут просто необходима предварительная оценка (только оценка!) – не будут ли энергозатраты на получение единицы продукции выше, чем будет содержаться в самой этой единице? Если «да» (а такое тоже возможно), то сразу возникает вопрос об области применения (и такое тоже бывает - то, что предлагатся гораздо дороже всего остального, но есть причина (особая ниша) использования именно этого, более дорогого).
Себестоимость топливного этанола в США (август,2010г.) равна $0.505 за литр, при цене литра этанола $0.55 (см. табл.3). Учитываю технологию переработки кукурузы на заводе и государственную субсидию, поддержка правительства включала налоговые кредиты на бизнес (45 ¢pg) – себестоимость литра этанола становит — $0.318."
Источник: EU FAS Post.
Стоит ли обращать на это внимание?
А комплекс с бензойной кислотой (в центре окружности) - вообще прелесть.
..Ну. И как тут не встрять ? - Господа, господа.. ить это не физика, однако..