Transformer les déchets en trésor peut ressembler à de l'alchimie, mais dans certaines industries, cela se produit déjà. Par exemple, le furfural, un sous-produit végétal abondant, est régulièrement converti en composés à base de tétrahydrofurane (THF) qui sont très appréciés en tant qu'intermédiaires pharmaceutiques et solvants.
Ce processus de conversion n'est cependant pas facile. Une conversion efficace nécessite soit des catalyseurs métalliques précieux coûteux, comme le ruthénium et le palladium, soit des catalyseurs métalliques non précieux qui exigent des conditions difficiles.
Maintenant, une équipe de recherche de l'Université d'Osaka a décidé de résoudre ce problème. Comme détaillé dans leur étude publiée dans ACS Chimie et ingénierie durablel'équipe a cherché à développer un catalyseur rentable de conversion furfurale dans des conditions douces.
L'équipe a précédemment constaté que les nanoparticules de carbure de nickel, qui sont des particules de diamètre de moins d'une centaine de nanomètres, peuvent agir comme un catalyseur efficace dans les conversions chimiques. Dans la présente étude, les nanoparticules de carbure de nickel ont été soutenues sur l'alumine pour fournir un catalyseur efficace pour accéder aux composés THF à partir de furfural à l'hydrogénation, qui implique la réaction de furfural avec des molécules d'hydrogène.
« Notre catalyseur convertit facilement le furfural en l'important synthétique intermédiaire tétrahydrofurfuryle de l'alcool par hydrogénation même à la pression hydrogène ambiante », explique l'auteur principal Taiki Kawakami. « Un tel rendement élevé dans des conditions douces n'a pas été réalisé auparavant à l'aide de catalyseurs métalliques non précieux. »
De manière prometteuse, le catalyseur à base de nickel a atteint une conversion de 90% de furfural malgré la faible pression de l'hydrogène. Le catalyseur a été très efficace dans des conditions douces en raison de sa forte capacité à réagir avec des molécules d'hydrogène.
« Les nanoparticules de catalyseur réagissent facilement avec l'hydrogène pour former des espèces d'hydrogène polaires qui réduisent le furfural », explique l'auteur principal Tomoo Mizugaki. « De plus, les nanoparticules interagissent avec le soutien de l'alumine d'une manière qui favorise davantage la réduction de furfural. »
Les effets combinés des composants du catalyseur ont conduit à la synthèse à haut rendement de matériaux utiles à base de THF à partir de l'abondant furfural de matériau de départ dans des conditions facilement réalisables. Dans l'ensemble, le catalyseur développé représente une étape majeure vers la synthèse économiquement réalisable et économe en énergie de produits chimiques précieux à partir de la biomasse des déchets dans les bioréfines dans le monde.
