Metode berkelanjutan dapat melakukan elektrosintesis bahan kimia yang penting untuk produksi karet sintetis

Ahli kimia di National University of Singapore (NUS) telah mengembangkan metode berkelanjutan untuk melakukan elektrosintesis 1,3-butadiena, bahan baku yang digunakan untuk produksi karet sintetis, dari asetilena.

Mengurangi kebutuhan energi dan dampak lingkungan Kemampuan untuk menghasilkan molekul multi-karbon sangat penting untuk mendorong industri kimia yang lebih berkelanjutan.

Pendekatan utamanya adalah elektrifikasi, yang menggunakan listrik terbarukan mengubah bahan mentah sederhana seperti air dan karbon dioksida (BERSAMA₂) menjadi bahan kimia dan bahan bakar yang berharga.

Untuk mencapai hal ini memerlukan identifikasi molekul target yang jelas dan jalur sintesis yang efisien. Salah satu target tersebut adalah 1,3-butadiena. Saat ini, 1,3-butadiena diproduksi sebagai produk sampingan kecil bersama dengan etilen dari perengkahan nafta atau etana yang memerlukan banyak energi. Meskipun demikian, lebih dari 18 juta ton bahan mentah penting ini diproduksi setiap tahunnya.

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Associate Professor Yeo Boon Siang, Jason dari Departemen Kimia NUS, telah menemukan bahwa katalis tembaga, setelah modifikasi sederhana dengan anion iodida, sangat efektif dalam mengubah asetilena menjadi 1,3-butadiena. Temuannya adalah diterbitkan di buku harian Katalisis alam.

Katalis tersebut mampu menghasilkan 1,3-butadiena dengan efisiensi faradaic sebesar 93% pada −0,85 V dibandingkan elektroda hidrogen standar (SHE) dan kerapatan arus parsial −75 mA cm-1.^-2 pada −1.0 V vs. DIA.

Kepadatan arus parsial 1,3-butadiena, yang merupakan indikator aktivitas katalitik, setidaknya 20 kali lebih tinggi dibandingkan yang dilaporkan dalam penelitian sebelumnya.

Penelitian ini dilakukan bekerja sama dengan Dr. Federico CALLE-VALLEJO dari Basque Foundation for Science dan University of the Basque Country, keduanya di Spanyol.

Tim tersebut juga terdiri dari Dr Wei Jie Teh dari Departemen Kimia NUS, Mr Eleonora Romeo dan Profesor Francesc Illas dari Universitas Barcelona, ​​​​Spanyol, Dr Ben Rowley dari Shell Global Solutions International BV dan Dr. Shibo Xi dari Sustainability Lembaga Kimia, Energi dan Lingkungan Hidup, Ilmu Pengetahuan, Teknologi dan Badan Penelitian.

Karakterisasi katalis yang komprehensif dengan spektroskopi in situ dan simulasi komputasi menggunakan teori fungsi kerapatan mengungkapkan bahwa iodida mendorong kumpulan stabil situs Cu netral dan teroksidasi sebagian (Cu⁺–Cu⁰ situs), yang meningkatkan kopling karbon-karbon (C – C) dari *C₂H₃ zat antara untuk membentuk 1,3-butadiena.

Profesor Yeo berkata: “Pekerjaan ini merupakan hasil kolaborasi intens antara para peneliti dan ahli teori, bersama dengan mitra industri kami, untuk mengetahui betapa pentingnya bahan kimia, seperti 1,3-butadiena, dapat diproduksi secara lebih berkelanjutan.”

Berdasarkan hasil kerja mereka, tim peneliti berencana mengembangkan katalis yang mampu menggabungkan asetilena menjadi hidrokarbon rantai panjang, yang berpotensi digunakan sebagai bahan bakar penerbangan.