Химики нашли катализатор для экологичного получения молочной кислоты | Новости науки

Ученые лаборатории каталитических исследований химического факультета Томского государственного университета создали уникальный катализатор на основе металлорганических координационных полимеров и биметаллических наночастиц.

Он может катализировать все стадии каскадного превращения глицерина для селективного получения молочной кислоты. Ранее такой катализатор для таких целей в отрасли еще никто не применял, сообщили в пресс-службе ТГУ.

Молочная кислота нужна в пищевой, фармацевтической, текстильной промышленности, косметологии, производстве биоразлагаемых полимеров. Это один из наиболее ценных продуктов, получаемых из глицерина, побочного продукта при производстве биотоплива. По оценкам экспертов, к 2025 году мировой выпуск биотоплива должен достичь 23,6 млрд литров. В связи с такими объемами стоимость глицерина падает с каждым годом. Однако пока производство молочной кислоты из глицерина в мировой промышленности не освоено. Томские ученые нашли способ реализации этого химического процесса.

Сегодня молочную кислоту в промышленности получают двумя основными способами: химическим (из ацетальдегида через лактонитрил) и ферментативным (из углеводов). Химический путь неэкологичный и имеет высокую стоимость. Ферментативный способ более привлекателен, но и у него есть недостатки: длительное время реакции, относительно дорогостоящие субстраты, низкие концентрации и образование побочных продуктов, все это приводит к трудностям при выделении и очистке.

Ученые сосредоточились на разработке экологически чистого процесса получения молочной кислоты из широкодоступного глицерина.

«Так же, как у нас в организме, молекула одного вещества, чтобы превратиться в другое — с высокой селективностью — проходит путь взаимодействия с несколькими каталитическими центрами. Мы установили, что можно создать внутри каталитической системы определенные центры, чтобы реализовалась не одна, а целая совокупность реакций, одна за другой. На данный момент итоги нашего исследования можно рассматривать как первоначальную идею для фундаментального подхода по созданию природоподобных катализаторов», — объяснила доктор химических наук, профессор, заведующая кафедрой физической и коллоидной химии ХФ ТГУ Ольга Водянкина.

По словам одной из главных авторов статьи, научного сотрудника лаборатории каталитических исследований ХФ ТГУ Виктории Торбиной, понимание механизмов протекающих процессов, а также широкие возможности варьирования структуры металлорганических координационных полимеров позволили «построить» подходящие материалы с заданными каталитическими свойствами для минимизации побочных реакций.

«Эти гибридные системы впервые были синтезированы и всесторонне исследованы. Помимо очевидной практической значимости, наша работа имеет глубокую фундаментальную ценность, ввиду расширения понимания связи „структура — свойство“ в области каталитической химии», — отметила Виктория Торбина.

Результаты исследования опубликованы в одном из самых престижных научных журналов в области катализа — Applied Catalysis A: General (Q1).