Biodiesel może być produkowany szybciej, efektywniej i taniej.

Estry wyższych kwasów tłuszczowych. Brzmi groźnie. Dodajmy więc szybko, że znajdują zastosowanie jako biopaliwa. A właściwie biodiesel. Taki ester ma bardzo zbliżone parametry fizyko-chemiczne do konwencjonalnych olejów napędowych, lecz różni go od nich to, że jest pozbawiony związków siarki. A to sprzyja zmniejszeniu zanieczyszczeń i zdecydowanie zwiększa jego popularność. Żeby estry wyższych kwasów tłuszczowych oswoić jeszcze bardziej, dodajmy też, że są stosowane jako dodatki poprawiające właściwości produktów w przemyśle farmaceutycznym, chemicznym czy kosmetycznym. Stanowią składnik szamponów (zmniejszają wytwarzanie piany i mają właściwości zmiękczające), kremów, farb, smarów (poprawiają ich właściwości plastyczne). W tym świetle nowatorska metoda ich uzyskiwania opracowana przez naukowców Politechniki Śląskiej nabiera właściwego znaczenia.

Na czym polega? W procesie wytwarzania estrów wyższych kwasów tłuszczowych niezbędne są katalizatory. Bez nich procesu nie da się przeprowadzić. Do wyboru są dwie możliwości. Pierwsza to katalizatory zasadowe, które są używane w przemyśle najczęściej, głównie z tego powodu, że są tanie. W obecności alkoholu traktuje się kwas tłuszczowy zasadą, np. wodorotlenkiem potasu lub sodu, co jednak wiąże się z koniecznością użycia dużej ilości wody, którą trzeba później wypłukać katalizator z produktu. A że podczas takiego procesu powstają również mydła, oczyszczanie bywa trudnym zadaniem. Nie dość, że niezbyt ekonomicznym, to jeszcze mało ekologicznym. Drugą możliwością jest zastosowanie katalizatorów kwasowych, w tym najtańszego z nich, czyli kwasu siarkowego. Rzadko jednak się go stosuje, bo miesza się z reagentami mieszaniny reakcyjnej, więc po procesie nie da się go oddzielić. Żeby produkt, na którym nam zależy, uwolnić od jego obecności, trzeba katalizator zneutralizować, czyli potraktować go zasadą.

Hydrożel do rany przyłóż [EUREKA! DGP]Zobacz również

- Nasze katalizatory są katalizatorami kwasowymi, opartymi na kwasie siarkowym, ale nie mieszają się z produktem - wyjaśnia dr inż. Alina Brzęczek-Szafran, pomysłodawczyni nowatorskiej metody otrzymywania estrów wyższych kwasów tłuszczowych. - Po procesie produkt i katalizator tworzą dwie oddzielne fazy, jak woda i olej w szklance.

Jak to możliwe? Dzięki zmianie właściwości kwasu siarkowego poprzez wytworzenie z niego związków jonowych i przekształcenie go w ciecz jonową. O cieczach jonowych mówi się zwykle, że są drogimi katalizatorami. - Te opracowane przez nas są tanie, bo procedura ich otrzymywania jest bardzo prosta, można je wytworzyć w prostej reakcji: łączymy kwas z zasadą i związek, który otrzymujemy, ma już zupełnie inne właściwości. Jest bardzo polarny, dzięki czemu w procesie otrzymywania estrów tworzy zupełnie oddzielną fazę od produktu. Wystarczy zlać jedną z nich z reaktora i mamy produkt niewymagający oczyszczania. A to oznacza, że zastosowanie naszego katalizatora pozwala nie tylko zredukować etapy oczyszczania, ale też dostać produkt z wysoką wydajnością, o wysokiej czystości i w krótkim czasie - mówi Brzęczek-Szafran.

A to nie wszystko. Katalizatory z Politechniki Śląskiej mają jeszcze jedną wyjątkową właściwość. - W procesie otrzymywania estrów wyższych kwasów tłuszczowych powstaje woda, którą również trzeba oddzielić. Nasze katalizatory rozwiązują ten problem, bo mają zdolność do jej pochłaniania. W dodatku ta ich właściwość przyśpiesza powstawanie produktu, co skraca proces produkcji - przekonuje. I jakby tego było mało - w odróżnieniu od tradycyjnych katalizatorów ten ze Śląska można regenerować i ponownie stosować, dzięki czemu można gospodarować surowcami w bardziej zrównoważony sposób. Wszystko to wpływa pozytywnie na zmniejszenie liczby operacji, ekonomiczność procesu i tym samym chroni środowisko.

Nowatorskie rozwiązanie opracowane przez naukowców z Politechniki Śląskiej powstało w ramach projektu „Lider” Narodowego Centrum Badań i Rozwoju i jest już objęte dwoma krajowymi zgłoszeniami patentowymi. Zgłoszone zostało też do europejskiego urzędu patentowego i opisane w prestiżowym czasopiśmie publikującym obiecujące rozwiązania z obszaru zielonej chemii. - Nasz zespół kierowany przez prof. Annę Chrobok ma sprawdzone rozwiązania na kilku surowcach, ale jesteśmy w stanie prowadzić badania dla firm, pod konkretny, produkowany przez nie produkt - zapewnia dr inż. Alina Brzęczek-Szafran. Umożliwia to projektowalność opracowanych cieczy jonowych, czyli możliwość modyfikacji ich właściwości fizykochemicznych, jak np. lepkość czy gęstość, co pozwala na wszechstronne zastosowanie ich w procesach otrzymywania całej gamy estrów.