23 آگوست 2021
صندلی‌های استادیوم در فضای باز، محوطه‌های اسکی، تقویت لاستیک و سایر محصولاتی که نیاز به استحکام، دوام و مقاومت در برابر آب و هوا دارند، همگی با نوعی نایلون به نام نایلون 6-6 ساخته شده‌اند. با این حال، تولید این ماده مستلزم یک فرایند دوستدار محیط زیست است که به عنوان کاتالیزور استفاده می‌شود. در حال حاضر، محققان روش‌های سبزتری را برای این مرحله ایجاد کرده‌اند که از فلزات جایگزین استفاده می‌کند. آن‌ها حتی ممکن است بتوانند آهن زائد را به شکل اکسید آهن جایگزین این عنصر کنند.
آمینا الی، دانشجوی کارشناسی که کار خود را در این نشست ارائه می‌دهد، می‌گوید: «بر اساس برآوردهای موسسه شیمی سبز ACS، روی تنها 50 تا 100 سال با جذب در طبیعت فاصله دارد. و در حال حاضر، تولیدکنندگان از روی به عنوان عامل کاهنده و کاتالیزور برای تولید سیکلوهگزن از ترانس 1،2- استفاده دیبروموسیکلوهگزان استفاده می‌کنند، که اولین گام در سنتز پنج مرحله‌ای نایلون 6-6 است.
نایلون یک اصطلاح عمومی برای خانواده پلیمرهای مصنوعی به نام پلی آمید است که از واحدهای تکراری ساخته شده‌اند. انواع مختلف نایلون‌ها، مانند نایلون 6 و نایلون 6-6، از اجزای مختلف ساختمان استفاده می‌کنند و بنابراین دارای ویژگی‌های منحصر به فردی هستند. نایلون 6-6 به این دلیل نامیده می‌شود که از دو مولکول تشکیل شده است، هر کدام دارای شش اتم کربن هستند که به عنوان واحد تکراری به هم متصل شده‌اند.
برای یافتن جایگزینی برای روی، الی، که در آزمایشگاه دکتر برایان ایگه، دکترای دانشگاه آگوستا است، به فلزات دیگری که در جدول تناوبی و دارای خواص شیمیایی مشابه بودند، نگاه کرد. معیارهای دیگر این بود که فلزات باید فراوان‌تر از روی و برای کار ایمن باشند. این تیم مطالعه کبالت، آلومینیوم، آهن، مس و نیکل را به عنوان کاتالیزورهای احتمالی در تولید سیکلوهگزن انتخاب کردند. علاوه بر این، محققان می‌خواستند روش‌های سبزتری را که در مصرف انرژی و آب صرفه جویی می‌کنند، شناسایی کنند، در حالی که از مواد شیمیایی کمتر خشن استفاده می‌کنند. بنابراین، آن‌ها به جای یک صفحه داغ برقی و یک کندانسور صرفه جویی در آب به جای یک کندانسور معمولی، از یک ظرف بازتابنده خورشیدی استفاده کردند. همچنین، تیم پروپیلن گلیکول را با اتیلن گلیکول خطرناک‌تر به عنوان عامل انتقال حرارت در کندانسور صرفه جویی در آب تعویض کرد، که واکنش را بدون نیاز به جریان مداوم آب سرد مانند کندانسورهای معمولی خنک می‌کند.
دریافت که آهن بهترین کاتالیزور آزمایش شده تا کنون بوده است و عملکرد آن کمی کمتر از روی است. او می‌گوید: «ما همچنین دریافتیم که انرژی خورشیدی واقعاً راهی است که در مورد این سنتز مطرح می‌شود زیرا خورشید بسیار قوی‌تر از هر صفحه داغی است که می‌توانید پیدا کنید.»
انجام سنتز در خارج با بازتابنده خورشیدی تنها 30 دقیقه زمان نیاز داشت، در حالی که در آزمایشگاه با استفاده از صفحه داغ 3-4 ساعت کار می‌کرد. محققان همچنین دریافتند که افزایش زمان رفلاکس – گرم کردن واکنش برای مدت زمان مشخص و استفاده از کندانسور برای خنک کردن مداوم بخارهای تولید شده برای تبدیل آن‌ها به حالت مایع – از 15 دقیقه به 30 دقیقه به طور قابل توجهی عملکرد را افزایش می‌دهد. ایگه خاطر نشان می‌کند: «از آن‌جا که ما از انرژی تابشی خورشید استفاده می‌کنیم، با گرمایش اضافی برق را هدر نمی‌دهیم. محققان می‌گویند روش‌های آن‌ها را می‌توان به راحتی برای تولید نایلون صنعتی 6-6 افزایش داد.
اگرچه آهن یک فلز فراوان است، اما آن‌ها می‌خواهند واکنش را با یک محصول زائد آهن سازگار با محیط زیست که می‌تواند در هر جایی که فلز در معرض خیس شدن هستند، کاتالیز کنند و اکسید آهن یا زنگ زدگی از آن‌هاست.
