Produktion av eten är en av de viktigaste kemiska processerna som används idag, med cirka 300 miljoner ton av den lilla kemikalien som produceras varje år. Etengas används för att skapa vardagliga föremål som shoppingkassar och plastfilmsförpackningar.
Etenproduktion förbrukar dock enorma mängder energi; Enligt vissa uppskattningar är metoder som används för att rena gaser som eten ansvariga för cirka 0,8 % av världens totala koldioxidutsläpp. Eten måste separeras från oönskade biprodukter genom ångkrackning, en process som bryter ner kolväten genom att raffinera petroleum eller naturgas.
Ett team av UTA-kemister ledda av Rasika Dias, professor och ordförande i kemi och biokemi vid University of Texas i Arlington, har hittat en metod som kan göra dessa processer mer hållbara.
I deras senaste rön, publicerade i tidskriften Chemical Science , Dias rapporterar om en typ av silverinnehållande material som kan absorbera eten i sitt fasta tillstånd, samtidigt som det genomgår anmärkningsvärda förändringar i sin struktur. Sådana formskiftande molekyler kan leda till hållbara sätt att fånga upp, rena och frigöra gasformig eten.
"Mitt team och jag har arbetat hårt med att försöka hitta mer hållbara sätt att separera, rena och fånga eten eftersom kemikalien är så kommersiellt viktig för vår ekonomi, från den petrokemiska industrin till jordbruket", sa Dias.
Forskargruppen inkluderade UTA-studenten Devaborniny Parasar och vetenskapsmannen Mukundam Vanga och kollegor från Argonne National Laboratory i Argonne, Illinois; Stony Brook University i Stony Brook, N.Y.; Universidad San Sabastian i Santiago, Chile; och Taras Shevchenko National University i Kiev, Ukraina.
"Omfattningen och hastigheten av strukturella förändringar gasformig eten driver på silverjoninnehållande fasta ämnen är ganska otroliga och har inte utforskats i så invecklade detaljer," sa Dias. "Det är också utmanande att stabilisera molekyler med eten på silver eftersom de skapar svaga bindningar med varandra. Detta arbete belyser också vår kopparbaserade etenreningsteknologi."
I denna forskning använde teamet innovativa enkristallröntgen- och pulverröntgendiffraktionstekniker för att få en tydlig förståelse av processen "live" i molekylär form, inklusive att se formerna på molekylerna med och utan eten. Resultaten av experimentet studerades sedan med hjälp av detaljerade beräkningstekniker, vilket ledde till insikten att silver och eten framgångsrikt kunde stabiliseras i olika former.
"Vår forskning är spännande eftersom den för första gången visar levande eten-driven kemi i fasta, kristallina material," sa Dias. "Även om vårt arbete är preliminärt har det enorma konsekvenser för hur vi kan arbeta för att göra råvaror för plastframställning mer miljövänliga."
Mer information: H. V. Rasika Dias et al, In situ-studier av reversibla fast-gas-reaktioner av etylenkänsliga silverpyrazolater, Chemical Science (2023). DOI:10.1039/D3SC04182D
Journalinformation: Kemisk vetenskap
Tillhandahålls av University of Texas i Arlington
