Но теперь исследовательская группа под руководством Уильяма Джонса из Университета Рочестера разработала серию реакций, которые приводят к селективному превращению этанола в бутанол без образования нежелательных побочных продуктов.
«Бутанол намного лучше этанола в качестве альтернативы бензину», – сказал Джонс.F. Хоутонский профессор химии. "Он дает больше энергии, менее летуч и не вызывает повреждения двигателей."
Фактически, Джонс смог увеличить количество этанола, превращенного в бутанол, почти на 25 процентов по сравнению с используемыми в настоящее время методами.
Джонс описывает свой процесс в статье, только что опубликованной в Журнале Американского химического общества.
Преобразование этанола в бутанол включает создание более крупной химической молекулы с большим количеством атомов углерода и водорода. Хотя обе молекулы имеют один атом кислорода, более высокое отношение углерода к кислороду в бутаноле дает ему более высокое энергосодержание, а больший размер делает его менее летучим.
Одним из методов превращения этанола в бутанол является трехступенчатая реакция Гербе, которая включает временный отказ от атомов водорода на промежуточном этапе, а затем их добавление обратно для создания конечного продукта.
Одна из проблем с реакцией Гербе заключается в том, что промежуточный продукт – ацетальдегид – может реагировать как с самим собой, так и с бутанольным продуктом с образованием нежелательных молекул.
Джонс модифицировал реакцию Гербе, используя иридий в качестве исходного катализатора и гидроксид никеля или меди вместо гидроксида калия (КОН) на второй стадии.
В то время как лучшие текущие условия для реакции Гербе превращают этанол в бутанол с селективностью около 80%, реакция Джонса дает бутанол с селективностью более 99%. Не образуются нежелательные побочные продукты.
«Есть еще много работы, – сказал Джонс. "Мы хотели бы иметь катализатор дешевле, чем иридий. Кроме того, мы хотим, чтобы процесс преобразования длился дольше, что означает выяснение того, что в настоящее время останавливает его."
Джонс говорит, что в настоящее время процесс завершается через день, потому что одно или несколько веществ – иридий, никель и медь – разрушились.
«Как только мы решим оставшиеся проблемы, – сказал Джонс, – мы, возможно, сможем начать поиск способов применения процесса конверсии при производстве возобновляемых видов топлива."
Исследование Джонса проводилось при поддержке NSF (Национального научного фонда) Центра поддержки новых технологий посредством катализа, Центра NSF по программе химических инноваций.