211service.com
Fluorocarbonos neutralizantes
Los fluorocarbonos, sustancias químicas comunes en las que el carbono se une al flúor, son potentes gases de efecto invernadero y algunos forman compuestos tóxicos que pueden acumularse en el medio ambiente. Pero neutralizar los fluorocarbonos ha requerido un proceso cuya alta temperatura eleva su costo, lo que limita su adopción. Investigadores de la Universidad de Brandeis informan en Ciencias hoy que han encontrado un catalizador que rompe el enlace carbono-flúor a temperatura ambiente, prometiendo una eliminación más fácil y eficaz de contaminantes molestos.
Separado: Investigadores de la Universidad de Brandeis utilizaron un catalizador de silio-carborano para romper los enlaces carbono-flúor a temperatura ambiente. Esto promete facilitar y hacer más eficaz la eliminación de contaminantes.
La fuerza del enlace flúor-carbono hace que los fluorocarbonos sean valiosos en materiales duraderos y químicamente resistentes, como repelentes de manchas, utensilios de cocina antiadherentes y refrigerantes. Pero también explica por qué es tan difícil deshacerse de ellos. Un tipo de fluorocarbono, los clorofluorocarbonos (CFC) que destruyen la capa de ozono, ha sido ahora ampliamente prohibido por el Protocolo de Montreal, pero los otros dos tipos principales también presentan problemas ambientales.
Uno de ellos se utiliza ahora en lugar de CFC como refrigerante en refrigeradores y unidades de aire acondicionado. Cuando estos refrigerantes se filtran al medio ambiente, funcionan como gases de efecto invernadero que son mil veces más potentes que el dióxido de carbono.
Otro tipo de fluorocarbono se usa en muchas aplicaciones médicas, incluida la sangre artificial. También es un potente gas de efecto invernadero y llega a la atmósfera como subproducto de la industria del aluminio. Pero algunas especies también son tóxicas y se acumulan en la cadena alimentaria, posiblemente aumentando el riesgo de cáncer, defectos de nacimiento y otros problemas de salud.
Brandeis Oleg Ozerov , investigador principal de la corriente Ciencias estudio, encontró una manera de romper el enlace carbono-flúor mediante el uso de un catalizador a base de silicio que se recicla a sí mismo, por lo que puede provocar la reacción de ruptura una y otra vez.
La idea básica es que usamos tres cosas: el fluorocarbono, una fuente de hidrógeno a base de silicio, y un catalizador que media entre los dos para reemplazar el flúor en el fluorocarbono con hidrógeno, dice Ozerov. La parte activa del catalizador es un compuesto de silicio cargado positivamente que inicia la reacción arrancando el flúor del enlace fluorocarbonado.
Tener un flúor arrancado, explica Ozerov, hace que el antiguo fluorocarbono extraiga una molécula de hidrógeno del material a base de silicio. La pérdida de hidrógeno, a su vez, transforma el material a base de silicio en otra instancia del catalizador, por lo que la reacción puede continuar.
Para que el catalizador inicial funcionara, Ozerov y su colega Christos Douvris tuvieron que estabilizarlo asociándolo con un ion muy no reactivo y cargado negativamente que interferiría lo menos posible con la reacción objetivo.
Los productos finales de la reacción, hidrocarburos y fluorosilanos, no tienen propiedades de gases de efecto invernadero y son más fáciles de eliminar que los fluorocarbonos.
Ozerov y Douvris probaron su método catalítico en tres sustratos de prueba de fluorocarbono. En cada caso, lograron que casi todo el material reaccionara; un sustrato tardó solo seis horas en descomponerse por completo, a solo 25 ° C.
Robin Perutz , un experto en catalizadores de la Universidad de York, en el Reino Unido, dice que el método de Ozerov y Douvris es un descubrimiento impresionante. Es realmente importante convertir los fluorocarbonos problemáticos en algo bastante inofensivo y, por el momento, esto solo se puede hacer mediante la química de temperaturas extremadamente altas. Estos muchachos han dicho que podemos hacer mucho solo a temperatura ambiente, y ese es un gran paso para deshacernos de más fluorocarbonos no deseados.
Sin embargo, existen algunos desafíos que enfrentar antes de que el catalizador pueda usarse para limpiar fluorocarbonos a gran escala. Para empezar, sería necesario encontrar fuentes más baratas para los reactivos a base de silicio, dice Ozerov.
Véronique Garny, directora de los Grupos de Químicos Fluorados de la Consejo Europeo de la Industria Química , dice que incluso entonces podría ser difícil para la técnica del catalizador superar los métodos establecidos. Los fluorosilanos, reconoce Ozerov, tienen cierta toxicidad, aunque dice que pueden procesarse más fácilmente. Pero según Garny, las técnicas existentes son más simples, tienen productos finales completamente no tóxicos y funcionan bien con materiales de partida altamente contaminados, algo que el proceso de Ozerov aún debe demostrar.
Garny ve más potencial para el método del catalizador para atacar los fluorocarbonos sólidos y líquidos que contaminan la tierra y el agua. Perutz señala, sin embargo, que estos contaminantes a menudo son particularmente difíciles de descomponer porque son muy ricos en fuertes enlaces flúor-carbono. Ozerov y Douvris aún no han probado su método contra tales fluorocarbonos recalcitrantes.
La técnica aún tiene un largo camino por recorrer antes de que pueda usarse ampliamente, dice Perutz. Pero ciertamente es un paso muy prometedor con mucho potencial.