Voor het eerst een aanjager van een chemische reactie in de kunststofindustrie waargenomen

Foto BGU

Een van de belangrijkste aanjagers van misschien wel de grootste industriële chemische reactie is in meer dan 100 jaar onderzoek nog nooit waargenomen. Reacties van drie verwante moleculen, ethaan, ethyl en ethyleen, zijn de belangrijkste factoren bij de jaarlijkse productie van honderden miljoenen tonnen plastic en andere industrieel belangrijke chemicaliën.

Deze chemische reacties staan ​​centraal bij zowel de productie van kunststoffen als de verbranding van aardgas, maar onderzoekers hebben alleen kunnen theoretiseren over hoe ze werken door eindproducten te analyseren, omdat de meeste experimenten geen kortlevende chemische tussenproducten kunnen waarnemen, ondanks hun belang in dergelijke reacties aansturen.

Nu hebben wetenschappers van de Ben-Gurion Universiteit van de Negev voor het eerst het laatste niet-waargenomen tussenproduct in de ethaanpyrolysereactie ontdekt. Met deze bevindingen zouden die reacties efficiënter kunnen worden - meer producten produceren met minder materiaal, bijproducten, vervuiling en energie.

Hun bevindingen, met hun Amerikaanse en Zwitserse collega's, werden onlangs gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Angewandte Chemie.

"Het observeren van dit tussenproduct is het begin van de weg naar het schoner en efficiënter maken van bijbehorende processen, een belangrijke factor in industrieën zoals kunststoffen en aardgas", zegt corresponderende auteur Dr. Josh Baraban. Zijn Ph.D. student Nadav Genossar-Dan leidde de theoretische en praktische aspecten van het experiment, oorspronkelijk ontworpen om zich te richten op ethylideen, een ongrijpbare radicaal die nauw verwant is aan ethaan en ethyl.

"In het begin wist ik niet wat we hadden gedaan", geeft Genossar-Dan toe, "pas toen ik naar de gegevens keek die we hadden verzameld, besefte ik dat we erin waren geslaagd deze belangrijke chemische stof waar te nemen.

"Toen ik terugging in de literatuur sinds de jaren dertig, kon ik geen enkele onderzoeker vinden die het had kunnen observeren", voegde hij eraan toe.

Foto BGU

Genossar-Dan ontwierp een flitspyrolyse-experiment - het verhitten van het molecuul totdat het uit elkaar barst, gedurende zeer korte tijden (een tiende van een milliseconde). Maar hij had een synchrotron nodig (een ongebruikelijk instrument gebaseerd op een elektronenversneller waarvan er slechts enkele tientallen in de hele wereld zijn), die kan worden gebruikt om vacuüm ultraviolet licht te produceren.

Hij slaagde erin een experiment van een week te boeken in de Swiss Light Source-synchrotron en werkte vervolgens de klok rond met drie van zijn groepsleden en de ontvangende wetenschapper om de experimenten uit te voeren. Omdat ze zo zeldzaam zijn, draaien synchrotrons 24/7 en moeten onderzoekers toestemming vragen om ze te gebruiken.

De modellering van Genossar-Dan verklaarde de experimenten en de bevindingen volledig. Nu is het aan anderen om hen te volgen.

Uiteindelijk loonde het veeleisende werk, zowel het ontwerpen als uitvoeren van het experiment, toen ze scheikundegeschiedenis schreven.

Mede onderzoekers waren onder meer andere promovendi uit de groep: Sharona Atlas (modellering), Dana Fux, Shani Har Lavan, Uri Zamir (deelname aan het experiment), Dr. Thanh Lam Nguyen (Universiteit van Florida, assistentie bij modellenwerk), Dr. Patrick Hemberger (Swiss Light Source, neemt deel aan het experiment).