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Jun 04, 2023

L'Università di Oxford ottiene il successo nel rischio

Per la prima volta, i chimici di Oxford hanno generato prodotti chimici fluorurati – fondamentali per molte industrie – senza l’uso del pericoloso gas fluoruro di idrogeno. Il metodo innovativo del team, ha pubblicato questo

Per la prima volta, i chimici di Oxford hanno generato prodotti chimici fluorurati – fondamentali per molte industrie – senza l’uso del pericoloso gas fluoruro di idrogeno. Il metodo innovativo del team, pubblicato questa settimana sull'importante rivista Science, potrebbe avere un impatto immenso nel miglioramento della sicurezza e dell'impronta di carbonio di un settore globale in crescita. Commercializzando questa tecnologia, puntiamo a consentire lo sviluppo di tecnologie sicure, sostenibili ed economiche. -sintesi efficace di fluorocarburi in tutto il mondo. Ci auguriamo che questo studio incoraggi gli scienziati di tutto il mondo a fornire soluzioni rivoluzionarie a problemi chimici impegnativi, con la prospettiva di benefici per la società. Professoressa Véronique Gouverneur FRS, Dipartimento di Chimica, Università di Oxford. I fluorochimici sono un gruppo di sostanze chimiche che hanno un'ampia gamma di importanti applicazioni – tra cui polimeri, prodotti chimici per l’agricoltura, prodotti farmaceutici e batterie agli ioni di litio negli smartphone e nelle auto elettriche – con un mercato globale di 21,4 miliardi di dollari nel 2018. Attualmente tutti i prodotti chimici fluorurati sono generati dal gas tossico e corrosivo fluoruro di idrogeno (HF) in un processo ad alta intensità energetica. Nonostante le rigorose norme di sicurezza, le fuoriuscite di HF si sono verificate numerose volte negli ultimi decenni, talvolta con incidenti mortali ed effetti dannosi sull'ambiente. Per sviluppare un approccio più sicuro, un team di chimici dell'Università di Oxford insieme ai colleghi della spin-out di Oxford FluoRok, University Il College London e la Colorado State University si sono ispirati al naturale processo di biomineralizzazione che forma denti e ossa. Normalmente, l'HF stesso viene prodotto facendo reagire un minerale cristallino chiamato fluorite (CaF2) con acido solforico in condizioni difficili, prima di essere utilizzato per produrre prodotti chimici fluorurati. Nel nuovo metodo, i fluorochimici sono prodotti direttamente dal CaF2, bypassando completamente la produzione di HF: un risultato che i chimici cercano da decenni. Nel nuovo metodo, il CaF2 allo stato solido viene attivato da un processo ispirato alla biomineralizzazione, che imita il modo in cui che i minerali di fosfato di calcio si formano biologicamente nei denti e nelle ossa. Il team ha macinato il CaF2 con sale di fosfato di potassio in polvere in un mulino a palle per diverse ore, utilizzando un processo meccanochimico che si è evoluto dal modo tradizionale in cui maciniamo le spezie con un pestello e un mortaio. Il prodotto in polvere risultante, chiamato Fluoromix, ha permesso di sintesi di oltre 50 diversi prodotti chimici fluorurati direttamente dal CaF2, con una resa fino al 98%. Il metodo sviluppato ha il potenziale per semplificare l'attuale catena di approvvigionamento e ridurre il fabbisogno energetico, contribuendo a raggiungere futuri obiettivi di sostenibilità e a ridurre l'impronta di carbonio del settore. Inoltre, il processo a stato solido sviluppato è stato altrettanto efficace con la fluorite di grado acido ( > 97%, CaF2) come con il CaF2 di grado reagente sintetico. Il processo rappresenta un cambio di paradigma per la produzione di prodotti chimici fluorurati in tutto il mondo e ha portato alla creazione di FluoRok, una società spin-out fondata nel 2022 che si basa su decenni di ricerca nei laboratori dell'autrice principale, la professoressa Véronique Gouverneur FRS, dell'Università di Dipartimento di Chimica, Università di Oxford. La tecnologia proprietaria di FluoRok impiega direttamente materiale di scarto fluorurato o minerale fluorite naturale come fonte, per accedere a composti di alto valore che sono fondamentali per la transizione energetica mondiale, per l'approvvigionamento alimentare globale e per la nostra salute. Il professor Gouverneur ha affermato: "L'uso diretto di Il CaF2 per la fluorurazione è un Santo Graal nel campo e da decenni si cerca una soluzione a questo problema. La transizione verso metodi sostenibili per la produzione di prodotti chimici, con un impatto ridotto o nullo sull’ambiente, è oggi un obiettivo ad alta priorità che può essere accelerato con programmi ambiziosi e un ripensamento totale degli attuali processi produttivi. Questo studio rappresenta un passo importante in questa direzione perché il metodo sviluppato a Oxford ha il potenziale per essere implementato ovunque nel mondo accademico e industriale, minimizza le emissioni di carbonio, ad esempio accorciando le catene di approvvigionamento, e offre una maggiore affidabilità alla luce della fragilità delle catene di approvvigionamento globali. "Calum Patel, uno studente DPhil del Dipartimento di Chimica e uno degli autori principali dello studio, ha aggiunto: "L'attivazione meccanochimica del CaF2 con un sale fosfato è stata un'invenzione entusiasmante perché questo processo apparentemente semplice rappresenta una soluzione altamente efficace per un problema complesso; tuttavia, rimanevano grandi domande su come funzionasse questa reazione. La collaborazione è stata fondamentale per rispondere a queste domande e far progredire la nostra comprensione di questa nuova area inesplorata della chimica del fluoro. Le soluzioni di successo alle grandi sfide provengono da approcci e competenze multidisciplinari, penso che il lavoro ne coglie davvero l'importanza." Lo studio "Fluorochemicals from fluorspar via a fosfato-enabled mechanochemical process that bypasses HF" è stato pubblicato su Science.