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Jun 04, 2023

Universidade de Oxford obtém sucesso em perigo

Pela primeira vez, os químicos de Oxford geraram produtos químicos fluorados – essenciais para muitas indústrias – sem a utilização do perigoso gás fluoreto de hidrogénio. O método inovador da equipe, publicou este

Pela primeira vez, os químicos de Oxford geraram produtos químicos fluorados – essenciais para muitas indústrias – sem a utilização do perigoso gás fluoreto de hidrogénio. O método inovador da equipe, publicado esta semana na importante revista Science, poderia alcançar um impacto imenso na melhoria da segurança e da pegada de carbono de uma indústria global em crescimento. Ao comercializar esta tecnologia, pretendemos permitir o desenvolvimento de tecnologias seguras, sustentáveis ​​e de baixo custo. -síntese eficaz de fluorocarbonos em todo o mundo. Esperamos que este estudo incentive cientistas de todo o mundo a fornecer soluções disruptivas para problemas químicos desafiadores, com a perspectiva de benefício social.Professora Véronique Gouverneur FRS, Departamento de Química da Universidade de Oxford.Os fluoroquímicos são um grupo de produtos químicos que possuem uma ampla gama de aplicações importantes – incluindo polímeros, agroquímicos, produtos farmacêuticos e baterias de íons de lítio em smartphones e carros elétricos – com um mercado global de US$ 21,4 bilhões em 2018. Atualmente, todos os produtos químicos fluorados são gerados a partir do gás tóxico e corrosivo fluoreto de hidrogênio (HF) em um processo altamente intensivo em energia. Apesar das rigorosas regulamentações de segurança, derramamentos de HF ocorreram inúmeras vezes nas últimas décadas, às vezes com acidentes fatais e efeitos ambientais prejudiciais. Para desenvolver uma abordagem mais segura, uma equipe de químicos da Universidade de Oxford, juntamente com colegas da FluoRok, empresa spin-out de Oxford, College London e Colorado State University inspiraram-se no processo natural de biomineralização que forma dentes e ossos. Normalmente, o próprio HF é produzido pela reação de um mineral cristalino chamado espatoflúor (CaF2) com ácido sulfúrico sob condições adversas, antes de ser usado para produzir produtos químicos fluorados. No novo método, os fluoroquímicos são produzidos diretamente a partir do CaF2, ignorando completamente a produção de HF: uma conquista que os químicos buscam há décadas. No novo método, o CaF2 no estado sólido é ativado por um processo inspirado na biomineralização, que imita a forma como que os minerais de fosfato de cálcio se formam biologicamente nos dentes e nos ossos. A equipe moeu CaF2 com sal de fosfato de potássio em pó em um moinho de bolas por várias horas, usando um processo mecanoquímico que evoluiu da maneira tradicional de moer especiarias com pilão e almofariz. síntese de mais de 50 produtos químicos fluorados diferentes diretamente do CaF2, com rendimento de até 98%. O método desenvolvido tem o potencial de agilizar a cadeia de fornecimento atual e diminuir os requisitos de energia, ajudando a cumprir futuras metas de sustentabilidade e reduzir a pegada de carbono da indústria. Além disso, o processo de estado sólido desenvolvido foi igualmente eficaz com espatoflúor de grau ácido ( > 97%, CaF2), como acontecia com o CaF2 de grau de reagente sintético. O processo representa uma mudança de paradigma para a fabricação de produtos químicos fluorados em todo o mundo e levou à criação da FluoRok, uma empresa spin-out fundada em 2022 que se baseia em décadas de pesquisa nos laboratórios da autora principal, Professora Véronique Gouverneur FRS, do Departamento de Química da Universidade de Oxford. A tecnologia proprietária da FluoRok emprega diretamente resíduos fluorados ou minerais de fluorita de ocorrência natural como fonte, para acessar compostos de alto valor que são essenciais para a transição energética mundial, nosso abastecimento global de alimentos e nossa saúde. O Professor Gouverneur disse: 'O uso direto de O CaF2 para fluoração é um santo graal na área, e uma solução para esse problema tem sido procurada há décadas. A transição para métodos sustentáveis ​​de fabrico de produtos químicos, com impacto negativo reduzido ou nulo no ambiente, é hoje um objectivo de alta prioridade que pode ser acelerado com programas ambiciosos e uma reformulação total dos actuais processos de fabrico. Este estudo representa um passo importante nesta direção porque o método desenvolvido em Oxford tem potencial para ser implementado em qualquer lugar na academia e na indústria, minimizar as emissões de carbono, por exemplo, encurtando as cadeias de abastecimento, e oferecer maior fiabilidade à luz da fragilidade das cadeias de abastecimento globais. 'Calum Patel, um estudante de DPhil no Departamento de Química e um dos principais autores do estudo, acrescentou:' A ativação mecanoquímica de CaF2 com um sal de fosfato foi uma invenção emocionante porque este processo aparentemente simples representa uma solução altamente eficaz para um problema complexo; no entanto, subsistiam grandes questões sobre como funcionava esta reacção. A colaboração foi fundamental para responder a estas questões e avançar na nossa compreensão desta nova e inexplorada área da química do flúor. Soluções bem-sucedidas para grandes desafios vêm de abordagens e conhecimentos multidisciplinares, acho que o trabalho realmente capta a importância disso.'O estudo 'Fluoroquímicos de espatoflúor por meio de um processo mecanoquímico habilitado por fosfato que ignora o HF' foi publicado na Science.