Nowa twarz dwutlenku węgla
Czasy kiedy dwutlenek węgla kojarzony będzie tylko z katastrofalnym skutkiem dla środowiska powoli mijają. Jak się okazuję w przyszłości elektrownie będą mogły wykorzystywać dwutlenek węgla zamiast emitować go do atmosfery. CO2, który w tej chwili jest najpopularniejszym gazem cieplarnianym, stanie się źródłem węgla w takich procesach jak produkcja polimerów.
Magazyn Angewandte Chemie opublikował eksperyment przeprowadzony przez amerykańskich naukowców, którym była dwuetapowa konwersja dwutlenku węgla i epoksydów w jednym naczyniu, w wyniku czego otrzymano poliwęglanowe kopolimery blokowe. Polimery te zawierają obszary rozpuszczalne w wodzie a także hydrofobowe organizujące się w nanocząstki lub micele.
Epoksydy są bardzo reaktywnymi związkami z trzyczęściowymi pierścieniami złożonymi z dwóch atomów węgla i jednego atomu tlenu i tak samo jak CO2 mogą zostać spolimeryzowane w reakcjach z użyciem specjalnych katalizatorów. Reakcje takie są przyjazne dla środowiska bardziej niż konwencjonalne procesy. Minusem tej reakcji jest jednak hydrofobowy charakter poliwęglanów z dwutlenku węgla, który ogranicza jego zastosowanie. Nie może być stosowany np. w biomedycynie. Na szczęście zespół naukowców, którym przewodził Donald J. Darensbourg znalazł rozwiązanie tego problemu. Po raz pierwszy wyprodukowali oni amfifilowe poliwęglanowe kopolimery blokowe, których hydrofobowe i hydrofilowe obszary oparte są na CO2. Naukowcy byli również w stanie przyłączyć różne grupy funkcyjne do polimerów. Przez trudność w znalezieniu odpowiednich „cegiełek” do zbudowania hydrofilowych poliwęglanów, naukowcy najpierw przeprowadzili proces polimeryzacji a dopiero potem przyłączuli rozpuszczalne w wodzie grupy.
Cały proces można przeprowadzić w jednym naczyniu. Pierwszy etap to wytworzenie hydrofobowych regionów przez polimeryzację CO2. Kolejny etap polega na zmianie jednego z elementów – eter allilowoglicydylowy (AGE), epoksyd z podwójnym wiązaniem w łańcuchu bocznym. W końcowym etapie polimeryzacja jest kontynuowana. Polimery które zawierają AGE rozrastają się po obu stronach poliwęglanu, organizując się w kopolimer trój blokowy. Długość boków można precyzyjnie określić. Można również użyć reakcji tiolenowej, w celu umieszczenia grupy rozpuszczalnej w wodzie na podwójnym wiązaniu. Proces ten z kolei pozwala na przyłączenie grup kwasowych o dodatnim lub ujemnym ładunku w odpowiednich zakresach pH. Niektóre afifilowe poliwęglany produkowane tą metodą mogą łączyć się w nanocząstki lub micele w sposób samoczynny. Właściwość ta a także zdolność do przyłączania substancji bioaktywnych, poszerza zakres stosowania w biomedycynie.
Tagi: kopolimer blokowy, elektrownia, dwutlenek wegla, micele, nanoczastki
wstecz Podziel się ze znajomymi