Ученые Томского политехнического университета и их зарубежные коллеги разрабатывают золотые катализаторы для переработки одного из главных побочных продуктов производства биотоплив - глицерина. Благодаря катализаторам на основе наночастиц золота, разрабатываемым в ТПУ, из глицерина можно получать ценные химические продукты, востребованные в медицине, сельском хозяйстве, косметической индустрии и многих других областях.

 


Участие в исследовании нанозолотых катализаторов принимают ученые из Университета Милана (Италия), Национального автономного университета Мексики, Института катализа и нефтехимии Мадрида (Испания), Университета Порто (Португалия).

Результаты исследования представлены в статье, опубликованной в мае в научном журнале Current Organic Synthesis ( IF 2, 05; Q3 ).

"Производство биотоплив является сегодня актуальным направлением во многих странах. Получают их из самых различных биомасс. В Латинской Америке, например, это апельсиновые и мандариновые корки, банановая кожура. В США биотоплива получают из кукурузы, а в средней полосе России и Европе - из рапса. При переработке этих растений в биотопливо образуется большое количество глицерина, эфиры которого составляют основу растительных масел и жиров. Глицерин как отдельный продукт сегодня востребован в косметической индустрии, однако не настолько, насколько велики его объемы при получении биотоплив - многие тысячи тонн в год. В результате, невостребованный глицерин превращается в отходы, - описывает суть проблемы Алексей Пестряков, заведующий кафедрой физической и аналитической химии ТПУ. - Сейчас во всем мире много научных групп занято поиском решения этой проблемы: как превратить избыток глицерина в другие полезные продукты. Вместе с зарубежными коллегами мы предложили наши катализаторы на основе наночастиц золота".

Катализатор - это химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не входящее в состав продуктов реакции. При помощи катализаторов химики получают из тех или иных веществ требуемые им продукты.

Авторы исследования отмечают, что каталитическое окисление на золоте - один из наиболее эффективных методов для получения таких полезных продуктов из глицерина - альдегидов, эфиров, карбоновых кислот и других веществ.

"Все эти вещества являются продуктами тонкой органической химии и востребованы сегодня в самых различных отраслях - прежде всего, в фармацевтике, косметической индустрии. В сельском хозяйстве эти вещества можно применять в составе различных кормовых добавок, ветеринарных препаратов, удобрений, средств для обработки растений и так далее. Таким образом, невостребованный глицерин, после его переработки, получит большой спрос", - резюмирует Алексей Пестряков.

Золотые катализаторы - суперактивные. Они могут вступать в химические реакции с другими веществами при комнатной температуре (другие катализаторы необходимо нагревать), а в некоторых случаях даже при минусовых температурах. Однако катализатором золото может стать только на уровне наночастиц.

"Если взять кусочек золота, пусть даже очень небольшой, никаких химических реакций не произойдет. Для того, чтобы золото стало химически активным, размер его частиц должен быть меньше двух нанометров. Тогда-то оно и приобретает все свои удивительные свойства", - объясняет заведующий кафедрой физической и аналитической химии ТПУ.

Открыто золото как катализатор по меркам науки было совсем недавно - в начале 1990-х японскими учеными. И в этой области, отмечает Алексей Пестряков, сегодня еще существует целый ряд проблем.

"Например, какие-то катализаторы более активны, а какие-то менее, что сказывается на скорости химической реакции. Также у них бывает разная селективность - например, когда из того же глицерина, мы получаем больше альдегида и меньше кислоты, либо наоборот - в зависимости от нужд производства. И наш научный коллектив как раз ищет методы, как увеличить активность и селективность катализаторов из золота с помощью различных добавок и химических обработок", - уточняет ученый ТПУ.

На сегодняшний день ученые ТПУ и их коллеги не единственные, кто занимается разработкой таких катализаторов. От аналогов золотые катализаторы, разрабатываемые в Томском политехе, отличаются более высокой стабильностью (дольше сохраняют свою активность).

"Существенной проблемой в этой области является то, что золотые катализаторы очень быстро дезактивируются, причем не только при работе, но даже и при хранении. И наша задача - обеспечить более длительный срок их работы, - говорит Алексей Пестряков. - Также важное значение имеет использование в качестве окислителя кислорода, так как часто для подобных целей используются токсичные и коррозионно-активные пероксидные соединения".

Источники

В ТПУ предложили использовать золото для переработки отходов производства биотоплив
Монависта (tomsk.monavista.ru), 22/05/2017
ТПУ предложил использовать золото для переработки отходов производства
Vestisibiri.ru, 22/05/2017
В ТПУ предложили использовать золото для переработки отходов производства биотоплив
Vestisibiri.ru, 22/05/2017
В ТПУ предложили использовать золото для переработки отходов производства биотоплив
Томский политехнический университет (tpu.ru), 22/05/2017
ТПУ: с помощью золота можно превращать глицерин из отходов в "доходы"
РИА Томск (riatomsk.ru), 22/05/2017
ТПУ: с помощью золота можно превращать глицерин из отходов в "доходы"
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 22/05/2017
Томская область: В Томском политехе предложили использовать нанозолото для переработки отходов производства биотоплив
Молодежное информационное агентство (miamir.ru), 22/05/2017
Томская область: Нанозолото поможет получить ценные химические продукты
Молодежное информационное агентство (miamir.ru), 23/05/2017
Ученые: Золотые катализаторы могут перерабатывать отходы в полезные добавки
Top100News (cmk1.ru), 23/05/2017
Ученые: Золото может перерабатывать отходы в полезные добавки
Novovest.ru, 23/05/2017
Ученые: Золотые катализаторы могут перерабатывать отходы в полезные добавки
ИА Объединенная Европа (uenews.ru), 23/05/2017
Томские ученые предложили использовать золото для переработки отходов производства.
Крестьянские Ведомости (kvedomosti.ru), 27/05/2017

Похожие новости

  • 16/01/2019

    Химики ТПУ создали нанокатализатор для получения новых материалов

    ​Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) под руководством бельгийского профессора создали нанокаркасный катализатор на основе циркония, который в разы ускоряет химические процессы, и может использоваться для получения новых материалов.
    1138
  • 25/05/2019

    Томская компания разработает для Новосибирского аффинажного завода печь с КПД 98%

    ​Томская компания "Амбит" разработает и изготовит индукционную плавильную печь для Новосибирского аффинажного завода, который занимается производством золотых слитков, гранул и порошка. Как сообщил ТАСС руководитель производственного отдела "Амбита" Максим Муркин, новая печь отличается предельно высоким коэффициентом полезного действия (КПД) - до 98% при 70% в используемых сегодня печах.
    360
  • 05/02/2019

    Томские ученые разработали новейшие технологии изготовления твердооксидного топлива

    ​Старший научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политехнического университета Степан Линник и его команда разработали ионно-плазменные методы формирования тонкопленочных твердооксидных топливных элементов.
    581
  • 18/12/2019

    Сибирская косметика для зарубежных рынков: куда ученых привели эксперименты с ксеноном

    ​​Обычно российские товары выходят сначала на отечественный рынок и только потом попадают к иностранному потребителю. Косметика с ксеноном, созданная в Томском университете, сломала этот шаблон. В России с ней почти не знакомы, а вот в странах Юго-Восточной Азии и Латинской Америки она уже вовсю продается.
    251
  • 17/03/2017

    Ученые ТГУ предложили свой способ снижения веса самолетов

    Ученые Томского государственного университета разработали специализированное покрытие, благодаря которому на 30 и более процентов можно уменьшить вес летательных аппаратов. Созданная в ТГУ технология не имеет в России аналогов и позволит снизить расходы на запуск и эксплуатацию аэрокосмической техники.
    1556
  • 17/07/2017

    Ученые ТПУ снабдили химические сенсоры «ловушками» для токсичных веществ

    ​Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Университета химии и технологии (Чехия, Прага) создали новые химические сенсоры для спектрометров комбинационного рассеивания — приборов, позволяющих с высокой точностью определить количественный и качественный состав вещества и его структуру.
    904
  • 26/08/2016

    Российские и немецкие ученые разрабатывают молекулярные переключатели для электроники

    ​Физики из Томского госуниверситета (ТГУ). а также их коллеги из Германии, работают над изучением новых свойств органики, наблюдаемых при взаимодействии органических молекул с металлом. Перспективное исследование, как отмечают его авторы, найдет применение в молекулярной электронике будущего.
    1824
  • 11/04/2019

    Ученые ТПУ изучают, чем загрязнена река в промышленном районе Индии

    ​Исследователи Томского политехнического университета (ТПУ) привезли пробы воды из Дамодара – одной из самых грязных рек Индии; изучив состав и миграцию вредных веществ, политехники вместе с коллегами из России, Китая и Индии намерены предложить меры по очистке и предотвращению дальнейшего загрязнения реки, сообщила пресс-служба вуза.
    681
  • 02/07/2019

    Более ста ведущих ученых из России, Китая и Германии собрала конференция ТПУ по инновациям в неразрушающем контроле

    ​В Екатеринбурге состоялась V Международная конференция по инновациям в неразрушающем контроле SibTest. Она собрала более ста ведущих специалистов отрасли из городов России, Казахстана, Германии и Китая.
    645
  • 24/08/2017

    Сибирские ученые разработали ботинки с навигационной системой

    ​Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) совместно с коллегами из Национального исследовательского Томского политехнического университета разработали пешеходную навигационную систему, которая сможет определять координаты пользователя в плотной городской застройке, лесных массивах и даже под землей, сообщила пресс-служба СФУ.
    1575