Chemicy z Francji dowiedzieli się, jak przekształcać polimery silikonowe w monomeryczne chlorosilany. Jako źródło chloru użyli chlorku boru, a jako katalizatora chlorku galu. Jak piszą badacze 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 biorą naturalny kwarc (SiO2) i uzyskują z niego pierwiastkowy krzem (Si). Krzem ten wprowadza się do procesu Müllera-Rokhova, tzn. podgrzewa się go z chlorkiem metylu (CH3Cl) do 300 stopni Celsjusza w obecności katalizatora miedziowego – w rezultacie powstaje mieszanina chlorosilanów (CH3)nSiClm. Mieszaninę rozdziela się, a jej składniki wykorzystuje się do uzyskania polimerów silikonowych.
Polimery silikonowe wykorzystywane są do produkcji uszczelniaczy, rur, olejów i smarów, kosmetyków, różnorodnych wyrobów gumowych i wielu innych produktów. Pod koniec swojego cyklu życia produkty te trafiają na wysypiska śmieci lub są spalane. Naukowcy nie opracowali jeszcze skutecznej metody przetwarzania silikonów.
Niedawno jednak chemicy pod kierownictwem Jeana Raynauda z pierwszego Uniwersytetu Claude'a Bernarda w Lyonie zaproponowali wygodną metodę depolimeryzacji silikonu. Zastosowali kombinację dwóch kwasów Lewisa — chlorku boru BCl3 i chlorku galu GaCl3 — w celu 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 poreakcyjnej 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 przekraczała 90 procent.
Chemicy opracowali więc metodę uzyskiwania głównego prekursora polimerów siloksanowych — dimetylochlorosilanu — z samych polimerów. Być może ta metoda pomoże zachować naturalne zasoby kwarcu i zmniejszyć zużycie energii w procesie Müllera-Rohova.
Niedawno rozmawialiśmy o tym, jak chemicy nauczyli się przetwarzać teflon i pleksi.