Ученые Томского государственного университета (ТГУ) создали катализатор для экологичного получения молочной кислоты. Результаты исследования опубликованы в одном из самых престижных научных журналов в области катализа — Applied Catalysis A: General (Q1), сообщает Российский научный фонд (РНФ).
Уникальный катализатор разработан на основе металлорганических координационных полимеров и биметаллических наночастиц. Он способен катализировать все стадии каскадного превращения глицерина для селективного получения молочной кислоты. Ранее такой катализатор для получения молочной кислоты из глицерина никем не применялся.
Молочная кислота применяется в пищевой, фармацевтической, текстильной промышленности, косметологии и в производстве биоразлагаемых полимеров. Это один из наиболее ценных продуктов, получаемых из глицерина, который, в свою очередь, является побочным продуктом при производстве биотоплива. По оценкам специалистов, к 2025 году мировой выпуск биотоплива должно достичь 23,6 млрд л. В связи с такими объемами стоимость глицерина падает с каждым годом. Однако пока производство молочной кислоты из глицерина в мировой промышленности не освоено.
Сейчас молочную кислоту в промышленности получают двумя основными способами: химическим — из ацетальдегида через лактонитрил и ферментативным — из углеводов. Химический путь довольно дорог и неэкологичен, тогда как ферментативный способ имеет ряд недостатков в виде длительного времени реакции, высокой стоимости субстратов, низких концентраций и образований побочных продуктов.
«Мы установили, что можно создать внутри каталитической системы определенные центры, чтобы реализовалась не одна, а целая совокупность реакций, одна за другой. На данный момент итоги нашего исследования можно рассматривать как первоначальную идею для фундаментального подхода по созданию природоподобных катализаторов», — поясняет доктор химических наук, профессор, заведующая кафедрой физической и коллоидной химии ХФ ТГУ Ольга Водянкина.
По словам ученых, получение молочной кислоты из глицерина с помощью катализатора — это каскадный процесс из нескольких последовательных стадий, для реализации которых требуются разные типы катализаторов. Кроме того, благодаря наличию трех гидроксильных групп в молекуле глицерина его селективное окисление и дальнейшее превращение промежуточных веществ в молочную кислоту осложняется большим количеством побочных реакций.
Доктор химических наук, заведующая кафедрой физической и коллоидной химии ХФ ТГУ, профессор Ольга Водянкина