Специалисты успешно справились с проблемами дороговизны и токсичности. Доля выхода изобутилена составила 45%. В Институте катализа СО РАН отметили, что это рекордное значение.
Изобутилен — один из наиболее востребованных продуктов в химической индустрии. На его основе производят растворители, аэрозоли, хладагенты, полимеры, повышают качество топлив, производят другие важные компоненты для химической промышленности.
Объем мирового рынка изобутилена и его производных растет: в 2023 году он оценивался в $28.6 млрд, а к 2030 году прогнозируется достижение $38.9 млрд. Среднегодовой темп роста — 4.5%.
Несмотря на мировой рост, в России наблюдается обратная ситуация — из-за ковидных трудностей и последующих санкций объем производства снизился с 2019 года на 30%. Особенно сильно это сказалось на бутилкаучуке — ключевом компоненте для автомобильной промышленности.
«В связи с этим, отечественные технологии получения изобутилена критически важны»
отмечают ученые.
На сегодняшний день в производстве изобутилена методом дегидрирования изобутана используют два типа катализатора — на основе платины и хрома.
«Платиновые катализаторы обладают достаточно высокой стоимостью, тогда как хромсодержащие катализаторы высокотоксичны. Поэтому исследователи прикладывают значительные усилия в поиске новых эффективных и, в то же время, недорогих и экологически безопасных катализаторов дегидрирования»
комментирует младший научный сотрудник отдела гетерогенного катализа ИК СО РАН Александр Нашивочников.
По словам ученого, заменить дорогие и токсичные материалы может оксид циркония. Долгие годы его исследовали в дегидрировании, но как носитель катализатора. Недавно было обнаружено, что оксид циркония проявляет собственную высокую активность, не уступая промышленным катализаторам. Он активен за счет кислородных вакансий — чем больше активных центров дегидрирования, тем он эффективнее работает.
Специалисты с помощью лазера синтезировали в восстановительной атмосфере системы с увеличенным числом кислородных вакансий, запустили реакцию дегидрирования изобутана и получили 45% выхода изобутилена.
