Chemicy z Francji nauczyli się przekształcać polimery silikonowe w monomeryczne chlorosilany. Wykorzystali chlorek boru jako źródło chloru i chlorek galu jako katalizator. Jak piszą naukowcy w czasopiśmie „Science”, udało im się zdepolimeryzować oleje silikonowe, formy do pieczenia i przetworzyć odpady zawierające silikon.
Przemysł chemiczny produkuje ponad dwa i pół miliona ton polimerów silikonowych na godzinę. W tym celu chemicy pobierają naturalny kwarc (SiO₂) i pozyskują z niego pierwiastkowy krzem (Si). Krzem ten jest wprowadzany do procesu Müllera-Rohova, czyli podgrzewany z chlorkiem metylu (CH₂Cl) do 300 stopni Celsjusza w obecności katalizatora miedziowego – w rezultacie powstaje mieszanina chlorosilanów (CH₂)nSiCl₂. Mieszanina jest rozdzielana, a jej składniki są wykorzystywane do otrzymywania polimerów silikonowych.
Polimery silikonowe są wykorzystywane do produkcji uszczelniaczy, rur, olejów i smarów, kosmetyków, różnych wyrobów gumowych i wielu innych. Po zakończeniu cyklu życia produkty te trafiają na wysypiska śmieci lub są spalane. Naukowcy nie opracowali jeszcze skutecznej metody przetwarzania silikonów.
Jednak ostatnio chemicy pod kierownictwem Jeana Raynauda z pierwszego Uniwersytetu Claude'a Bernarda w Lyonie zaproponowali wygodną metodę depolimeryzacji silikonów. Wykorzystali kombinację dwóch kwasów Lewisa – chlorku boru BCl3 i chlorku galu GaCl3 – do przekształcenia silikonów w dimetylochlorosilan (CH3)2SiCl2.
Najpierw naukowcy przetestowali tę kombinację odczynników na oleju silikonowym. Zmieszali ego z nadmiarem BCl3 i katalityczną ilością GaCl3 w toluenie. Po dwóch godzinach ogrzewania w temperaturze 40 stopni Celsjusza naukowcy wyizolowali dimetylochlorosilan z mieszaniny reakcyjnej z wydajnością 95%, a chlorek boru przekształcił się w tlenek B2O3. Co więcej, reakcja nie zadziałała, jeśli chemicy użyli BCl3 lub GaCl3 oddzielnie, a nie ich kombinacji.
Następnie metodę przetestowano na komercyjnych próbkach silikonu. Zarówno w przypadku olejów silikonowych o różnym stopniu polimeryzacji, jak i w przypadku bardziej złożonych wyrobów gumowych – ochraniaczy na klatkę piersiową, form do pieczenia, rurek i arkuszy silikonowych – wydajność dimetylodichlorosilanu przekroczyła 90 procent.
W ten sposób chemicy opracowali metodę pozyskiwania głównego prekursora polimerów siloksanowych – dimetylochlorosilanu – z samych polimerów. Być może ta metoda pomoże zachować naturalne zasoby kwarcu i zmniejszyć zużycie energii w procesie Müllera-Rohowa.
Niedawno rozmawialiśmy o tym, jak chemicy nauczyli się przetwarzać teflon i pleksiglas.
