Chemicy z Francji nauczyli się, jak zamieniać polimery silikonowe w monomeryczne chlorosilany. Użyli chlorku boru jako źródła chloru i chlorku galu jako katalizatora. Jak piszą badacze w Science, udało im się zdepolimeryzować oleje silikonowe, formy do pieczenia i przetworzone odpady zawierające silikon.
Przemysł chemiczny produkuje ponad dwa i pół miliona ton polimerów silikonowych na godzinę. W tym celu chemicy biorą naturalny kwarc (SiO2) i uzyskują z niego pierwiastkowy krzem (Si). Krzem ten wprowadza się do procesu Müllera-Rohova, czyli podgrzewa się go z chlorkiem metylu (CH3Cl) do 300 stopni Celsjusza w obecności katalizatora miedziowego - w rezultacie powstaje mieszanina chlorosilanów (CH3)nSiClm. Mieszanina jest rozdzielana, a jej składniki są wykorzystywane do uzyskania polimerów silikonowych.
Polimery silikonowe są używane do produkcji uszczelniaczy, rur, olejów i smarów, kosmetyków, różnych produktów gumowych i wielu innych. Pod koniec swojego życia produkty te trafiają na wysypiska śmieci lub są spalane. A naukowcy nie opracowali jeszcze skutecznej metody przetwarzania silikonów.
Ale ostatnio chemicy pod przewodnictwem Jeana Raynauda z pierwszego Uniwersytetu Claude Bernard w Lyonie zaproponowali wygodną metodę depolimeryzacji silikonów. Użyli kombinacji dwóch kwasów Lewisa — chlorku boru BCl3 i chlorku galu GaCl3 — aby przekształcić silikony 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 procent, 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 uzyskiwania głównego prekursora polimerów siloksanowych — dimetylochlorosilanu — z samych polimerów. Być może ta metoda pomoże zachować naturalne rezerwy kwarcu i zmniejszyć zużycie energii w procesie Mullera-Rohova.
Niedawno rozmawialiśmy o tym, jak chemicy nauczyli się przetwarzać teflon i pleksiglas.