VĚDA A VÝZKUM Foto: Martin Pykal, CATRIN leden/únor 2022 | A-Z ELEKTRO | 13 Český institut výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) Šlechtitelů 27 Tel.: (+420) 585 634 973 Email: catrin@upol.cz www.catrin.com Facebook: https://www.facebook.com/CatrinUP Twitter: https://twitter.com/CatrinUP Unikátní ekologicky šetrný nanomateriál, který dokáže urychlit a zlevnit průmyslovou výrobu mnoha významných léčiv a chemikálií, vyvinuli vědci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií – CATRIN Univerzity Palackého v Olomouci a Vysoké školy báňské – Technická univerzita Ostrava (VŠB-TUO) ve spolupráci s kolegy z Leibnizova ústavu pro katalýzu v německém Rostocku. Nový nanomateriál umožní levnější výrobu léčiv a chemikálií Vědci se zaměřili na šetrnou přípravu mnoha chemických látek používaných ve farmacii, zemědělství, petrochemickém či potravinářském průmyslu takzvanou hydrogenací, tedy reakcí s využitím molekulárního vodíku. Jednou z nezbytných podmínek pro urychlení těchto chemických reakcí a jejich vyšší výtěžnost je použití katalyzátoru. V současnosti se pro tento účel využívají zejména vzácné kovy, jako jsou platina, paládium nebo ruthenium, což průmyslovou výrobu výrazně prodražuje. Jako účinný katalyzátor slouží také nikl, který je však toxický. Cílem výzkumníků proto bylo vyvinout levný a netoxický materiál, který by dokázal přeměny organických sloučenin zlevnit a zefektivnit. „Společně s německými kolegy jsme studovali procesy hydrogenační syntézy aminů, což jsou výchozí látky nebo meziprodukty zejména při výrobě léčiv. Aminoskupiny totiž obsahuje více než 40 procent všech léčiv. Aminy ale hrají důležitou roli i při výrobě barviv, plastů, tenzidů, dezinfekčních materiálů nebo zemědělských chemikálií. Při vývoji nového hydrogenačního katalyzátoru jsme vsadili na železo a oxid křemičitý, tedy široce dostupné, netoxické a levné materiály,“ přiblížil postup Manoj Gawande z olomoucké CATRIN. Příprava nového nanomateriálu je podle vědců levná a technologicky snadno přenositelná do průmyslového měřítka. Materiál lze použít opakovaně a je mimořádně účinný při syntéze široké škály aminů. „Díky chemickému složení a topografii si ho lze představit jako povrch Marsu, jen v mnohonásobném zmenšení. Z křemenné hmoty vyrůstají tyčovité nanočástice železa, které vytváří jakési krátery na povrchu katalyzátoru. Nanočástice železa jsou obaleny několikananometrovou slupkou oxidu železitého, která se ukazuje jako zcela klíčová pro dosažení vysoké výtěžnosti aminů. Neméně důležitá je přítomnost malého množství hliníku,“ popsal materiál Radek Zbořil, který působí v CATRIN a VŠB-TUO. Výsledky výzkumu publikoval prestižní vědecký časopis Nature Catalysis. „Jedná se o téměř magický nanomateriál, ve kterém všechny komponenty mají definovanou roli. Věřím, že tato společná práce může mít zásadní dopad v globální snaze o nalezení průmyslově uplatnitelného levného katalyzátoru, který by mohl nahradit doposud používané vzácné kovy a který bude fungovat také v dalších důležitých reakcích s použitím molekulárního vodíku,“ uzavřel vedoucí německého týmu a ředitel Leibnizova ústavu pro katalýzu v Rostocku Matthias Beller. Vědci nanomateriál úspěšně otestovali na více než 80 organických reakcích včetně syntézy tzv. mastných aminů. Ty se hojně používají při výrobě zemědělských chemikálií, kosmetiky, antimikrobiálních přípravků a celé řady dalších produktů. Jejich obrat na trhu tvoří přes 3 biliony amerických dolarů. Příprava nového nanomateriálu je podle vědců levná a technologicky snadno přenositelná do průmyslového měřítka.
RkJQdWJsaXNoZXIy Mjk3NzY=