Forskare har hittat ett sätt i laboratoriet att förkorta tiden det tar att skapa en nyckelkemikalie som används för att syntetisera en mängd olika mediciner, konstgödsel och andra viktiga ämnen.

Upptäckten kan göra ett antal industriella tillverkningsprocesser billigare och mer effektiva. Och allt som krävs, väsentligen, elektrifierar en aluminiumbehållare som innehåller rätt kemikalier.

I en studie som nyligen publicerades i Journal of the American Chemical Society , forskargruppen beskrev hur man förkortar en process för att förvandla en kemikalie – trifenylfosfinoxid – till en annan kemikalie – trifenylfosfin. Trifenylfosfin är en viktig kemikalie för tillverkning av material som förbättrar jordbruket eller som kan användas som läkemedel.

"Det kan göra det lättare eller billigare att producera vissa mediciner, material, jordbrukskemikalier - i huvudsak all organisk syntes, sa Christo Sevov, en biträdande professor i kemi vid Ohio State University och senior författare till studien.

Tillverkare håller redan på att göra denna omvandling, men processen genom vilken de gör det är lång och dyr. Processen använder också ett ämne, fosgen, som är giftigt för människor.

"Ingen vill använda fosgen - det är otroligt giftigt - men du måste använda det för att återaktivera kemikalierna - och du behöver mycket av det, " Sa Sevov. Fosgen är en högenergikemikalie; att hög energi är nödvändig för att omvandla trifenylfosfinoxid till trifenylfosfin, han sa.

Den nuvarande omvandlingsprocessen producerar också koldioxid - något kemister har försökt ta reda på hur man kan begränsa.

Studien publicerad av Sevov och hans forskargrupp visar att energin som behövs för att tillåta den omvandlingen kan ske genom att skicka en elektrisk laddning genom en aluminiumbehållare. Att göra det ger tillräckligt med energi för att tillåta aluminium att bryta en av de kemiska bindningarna i trifenylfosfinoxid - i huvudsak, att ta bort syre från den molekylen - och lämna kvar bara trifenylfosfin.

"Vi skar bara toppen av en läskburk av aluminium och hällde i allt vi behövde där. Sedan klippte vi fast ett par elektriska ledningar på burkens vägg och då var det elen vi behövde för att göra omvandlingarna, " sa Sevov.

Kemister har i decennier försökt att förkorta denna omvandlingsprocess och att hitta ett sätt att uppnå omvandlingen utan att använda giftiga kemikalier. Sevovs forskargrupp, som studerar växelverkan mellan elektricitet och kemikalier, upptäckte denna genväg nästan av en slump, medan du arbetar med ett annat experiment.

Shuhei Manabe, en forskare i Sevovs labb, noterade att införandet av aluminium och elektricitet gjorde det möjligt för teamet att konvertera en kemikalie till en annan med mycket lite avfall.

Sevov sa att enkelheten i den processen var överraskande för hela forskargruppen.

"Vanligtvis, du får en hel röra av biprodukter när du konverterar den ena till den andra – det är därför ingen gör detta i ett enda steg, " sa han. "Och det är verkligen stegen i omvandlingsprocessen som gör saker dyra. Om du kan skära steg, det gör slutprodukten mycket billigare."