De meeste katalysatoren die de omzetting van glucose in sorbitol bevorderen, bieden bepaalde eigenschappen, maar vereisen compromissen ten opzichte van andere. Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Osaka melding gemaakt van een door hydrotalciet ondersteunde nikkelfosfide-nanodeeltjeskatalysator (nano-Ni2P / HT) die alle vakjes aanvinkt. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in Groene chemie.
Sorbitol is een veelzijdig molecuul dat veel wordt gebruikt in de voedingsmiddelen-, cosmetica- en farmaceutische industrie. Er is daarom een dringende behoefte om sorbitol op een duurzame, goedkope en groene manier te produceren.
De nikkelkatalysatoren die gewoonlijk worden gebruikt bij de industriële hydrogenering van glucose tot sorbitol, zijn onstabiel in lucht en vereisen hasjreactieomstandigheden. Zeldzame metalen alternatieven – ondanks dat ze efficiënter zijn – kunnen duur zijn en zijn vatbaar voor vergiftiging.
Nano-Ni2P / HT is stabiel in lucht en heeft een hoge activiteit voor de hydrogenering van glucose tot sorbitol. Bovendien is nano-Ni2P / HT produceert een bepaalde sorbitolstructuur, bekend als D-sorbitol, met een opbrengst van meer dan 99%. Door deze hoge selectiviteit kan een product met een hoge zuiverheid worden verkregen.
De nano-Ni2P / HT-gekatalyseerde hydrogenering kan in water worden uitgevoerd. Bovendien vertoont de katalysator een goede conversie en selectiviteit wanneer de temperatuur slechts 25 ° C is – vergeleken met 100–180 ° C voor conventionele processen – of wanneer de waterstofgasdruk slechts 1 bar is – vergeleken met 50–150 bar. De energie die wordt bespaard door gebruik te maken van deze milde omstandigheden, zou leiden tot groenere en duurzamere procedures en tot lagere bedrijfskosten.
“Onze nano-Ni2P / HT-katalysator presteerde beter dan conventionele nikkelalternatieven in termen van zowel de katalytische activiteit als de hoeveelheid D-sorbitol die werd geproduceerd, wat zeer bemoedigend is, “legt eerste auteur Sho Yamaguchi uit.” Nano-Ni2P / HT gaf ook een betere opbrengst aan D-sorbitol dan een in de handel verkrijgbare edelmetaalkatalysator. “
Herhaaldelijk gebruik van de katalysator toonde aan dat nano-Ni2P / HT kan worden gerecycled zonder significant prestatieverlies. De reactie kon ook worden uitgevoerd bij een hoge glucoseconcentratie (50 gew.%), Wat de levensvatbaarheid van de katalysator voor grootschalig gebruik aantoont.
“De voortdurende verbetering van de industriële katalysator is noodzakelijk om een duurzame, goedkope productie te bereiken met een milieubewustzijn”, zegt de corresponderende auteur Takato Mitsudome. “Wij geloven dat onze katalysator een belangrijke bijdrage zal leveren, niet alleen aan de productie van D-sorbitol, maar ook aan de ontwikkeling van andere processen die de farmaceutische, voedings- en cosmetica-industrie ondersteunen.”
Sho Yamaguchi et al. Luchtstabiele en herbruikbare nikkelfosfide nanodeeltjeskatalysator voor de zeer selectieve hydrogenering van d-glucose tot d-sorbitol, Groene chemie (2021). DOI: 10.1039 / D0GC03301D
Groene chemie
Geleverd door Osaka University