В Новосибирском государственном университете создали прототип катализатора на основе бентонитовой глины, который найдет применение в органическом синтезе, а именно в катализе реакций алкилирования, а также в перспективе — в очистке нефтепродуктов и растительных масел. Благодаря высокой кислотности поверхности, а также доступности кислотных центров катализатора повышаются выходы продукта и селективность получения конкретного соединения в случае проведения реакций алкилирования, а в случае очистки нефтепродуктов и растительных масел увеличивается эффективность очистки и срок службы самого катализатора. Разработанный катализатор станет альтернативой более дорогих зарубежных аналогов, поставки которых сейчас затруднены. Проект выиграл грант в рамках федерального конкурса «Студенческий стартап».
Бентонит — природный глинистый минерал, обладающий свойством разбухать при гидратации (в 14—16 раз). В результате образуется плотный гель, препятствующий дальнейшему проникновению влаги. Его высокая адсорбционная способность, пластичность, химическая стойкость и способность образовывать вязкие растворы делают его незаменимым в промышленном производстве, строительстве и многих других сферах.
Сейчас на российском рынке нет подобного катализатора отечественного производства для тонкого органического синтеза; есть зарубежные аналоги, но они довольно дорогостоящие и их поставки затруднены. При этом для производства данного катализатора в нашей стране есть отличная сырьевая база — ориентировочные запасы бентонитовой глины в России составляют более 340 млн тонн. Также существует большой спрос со стороны промышленных предприятий, включая те, которые занимаются очисткой нефтепродуктов и растительных масел от нежелательных примесей.
«Разрабатываемый нами продукт по свойствам не только не будет уступать зарубежным аналогам, но и по некоторым параметрам их превосходить: например, он будет обладать увеличенным сроком службы благодаря возможности регенерации (возможности прокалки с практически полным восстановлением исходных параметров активированной глины). Мы создаем доступный, стабильный и высоактивный катализатор на основе дешевого сырья — бентонитовой глины — посредством её модификации. Модификацию выполняем в трех направлениях: увеличение пористости (количества доступных для протекания реакции пустот в материале); увеличение числа кислых центров, являющихся ключевым каталитическим сайтом; введение дополнительных каталитически активных центров посредством выращивания между слоями глины «столбиков» из оксидов Al и Zr. Сочетание указанных подходов позволит обеспечить высокую активность и стабильность получаемого катализатора», — пояснил Рамис Житкеев, руководитель проекта.
Работу над проектом Рамис Житкеев, студент 5 курса Факультета естественных наук (ФЕН) НГУ, начал около года назад параллельно с подготовкой дипломной работы, под руководством научного руководителя, к.х.н. Артема Порываева. В команду проекта также входит Александр Ефремов, аспирант ФЕН НГУ. На данный момент разработана лабораторная методика активации исходной глины, получен прототип, а также проведены испытания в модельных химических реакциях. Далее команда планирует доработать прототип и перейти к его масштабированию.
Основной областью применения разрабатываемого материала является очистка нефтепродуктов от олефинов, но также продукт может применяться в катализе реакций алкилирования, которые являются базовыми в органическом синтезе. Именно разработка катализатора для этого направления является основным в рамках стартап-проекта.
«На первом этапе мы планируем выпускать небольшие партии катализатора, поэтому ориентируемся на научные организации и предприятия, занимающиеся производством микро- и малотоннажной химии. Далее мы планируем масштабирование производства для закрытия потребностей в промышленных сегментах, использующих кислотно-активированные глины, — речь идет о нефтеперерабатывающих предприятиях. Большинство используемых глин имеет достаточно короткий срок службы, что открывает простор для разработки и внедрения наших технологий, из-за возможности регенерации нашего продукта. Еще одна возможная сфера применения — это очистка растительных масел, где есть аналогичные проблемы с используемыми глинами», — рассказал Рамис.
Средства гранта команда планирует направить на закупку реактивов и оборудования, запуск сайта и аренду помещений. В перспективе планируется создать производство технологичных кислотно-активированных глин в тоннажном масштабе.
Пресс-служба Новосибирского государственного университета
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии