Ученые из Массачусетского технологического университета внесли улучшения в антрахиноновый процесс, используя воздух, воду и электричество.
Перекись водорода — это лекарственное средство, применяемое для дезинфекции ран и поверхностей, а также как отбеливатель. В отличие от воды, перекись содержит дополнительную молекулу кислорода и имеет химическую формулу H2O2. Химик Луи Жак Тенар, будучи первооткрывателем, получил это вещество два века назад в результате реакции бария и азотной кислоты. В дальнейшем его получали посредством электролиза и последующего гидролиза серной кислоты.
В настоящее время его получают посредством антрахинонового процесса, который включает окисление водорода кислородом с использованием катализатора и молекул алкилантрагидрохинона. Преимуществом данного метода является высокая производительность перекиси водорода, однако его применение затруднено при необходимости транспортировки сырья в удалённые регионы.
Для получения водорода в данном процессе обычно используют метан, который является взрывоопасным газом. Сам продукт реакции также представляет опасность: транспортировка перекиси водорода в чистом виде или в слаборазбавленном состоянии (с концентрацией более 35%) запрещена. Помимо этого, для увеличения скорости реакции в реакторе нередко применяются токсичные металлы, такие как ртуть или свинец. Это увеличивает потенциальный вред антрахинонового процесса для экологии.
Авторы работы, опубликованной в Joule, для обеспечения экологически чистого производства пероксида водорода в отдаленных районах, поселениях или на предприятиях, был предложен новый метод. Он основан на модификации антрахинонового процесса: вместо получения водорода из метана, ученые предлагают добывать H2 посредством электролиза воды. Полученный таким образом водород затем подается в проточный реактор, где в насыщенной кислородом среде происходит образование пероксида.
«Этот процесс поистине уникален: ученые используют доступные ресурсы, такие как вода, воздух и электричество, для создания необходимого химического соединения. Полученное вещество затем может быть использовано для очистки окружающей среды, — отмечает один из авторов исследования, Йогеш Сурендранатх. Разработанная исследователями установка показала высокую эффективность при низком потреблении энергии.
В представленной работе авторы указывают на возможность совершенствования антрахинонового процесса. В качестве наиболее перспективного направления они рассматривают изменение концентрации катализатора при использовании проточных реакторов, а также поиск альтернативного, более экономичного катализатора.
Ранее ученые из Кембриджского университета предложили использовать искусственный фотосинтез для получения синтез-газа (смеси кислорода и водорода), а специалисты из Стэнфорда разработали гель для предотвращения лесных пожаров.