Bevindingen gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie bieden vandaag de dag een broodnodige innovatie die afstand neemt van oude, energie-intensieve katalysatoren gemaakt van vaste materialen.

Het onderzoek wordt geleid door professor Kourosh Kalantar-Zadeh, hoofd van de School of Chemical and Biomolecular Engineering van de Universiteit van Sydney, en dr. Junma Tang, die gezamenlijk werkt aan de Universiteit van Sydney en UNSW.

Een katalysator is een stof die ervoor zorgt dat chemische reacties sneller en gemakkelijker plaatsvinden zonder deel te nemen aan de reactie.

Vaste katalysatoren, doorgaans vaste metalen of vaste metaalverbindingen, worden veel gebruikt in de chemische industrie om kunststoffen, meststoffen, brandstoffen en grondstoffen te maken.

De chemische productie met behulp van vaste processen is echter energie-intensief en vereist temperaturen tot wel duizend graden Celsius.

Het nieuwe proces maakt in plaats daarvan gebruik van vloeibare metalen, waarbij in dit geval tin en nikkel worden opgelost, waardoor ze een unieke mobiliteit krijgen, waardoor ze naar het oppervlak van vloeibare metalen kunnen migreren en kunnen reageren met inputmoleculen zoals koolzaadolie.

Dit resulteert in de rotatie, fragmentatie en herassemblage van canola-oliemoleculen in kleinere organische ketens, waaronder propyleen, een hoogenergetische brandstof die cruciaal is voor veel industrieën.

"Onze methode biedt de chemische industrie een ongeëvenaarde mogelijkheid om het energieverbruik te verminderen en chemische reacties groener te maken."zei professor Kalantar-Zadeh.

"Verwacht wordt dat de chemische sector in 2050 ruim 20 procent van de uitstoot voor zijn rekening zal nemen."zei professor Kalantar-Zadeh.

"Maar de chemische productie is veel minder zichtbaar dan andere sectoren; een paradigmaverschuiving is van cruciaal belang."

Hoe het proces werkt

Atomen in vloeibare metalen zijn willekeuriger gerangschikt en hebben een grotere bewegingsvrijheid dan vaste stoffen.

Hierdoor kunnen ze gemakkelijk in contact komen met en deelnemen aan chemische reacties.

"Theoretisch gezien kunnen ze chemicaliën katalyseren bij veel lagere temperaturen, wat betekent dat ze veel minder energie nodig hebben."Professor Kalantar-Zadeh zei.

In hun onderzoek hebben de auteurs nikkel en tin met een hoog smeltpunt opgelost in een vloeibaar metaal op galliumbasis met een smeltpunt van slechts 30 graden Celsius.