Polski wynalazek szansą dla światowego przemysłu

Polscy naukowcy opracowali nowatorską metodę pozyskiwania soli srebra. To istotne odkrycie dla wielu sektorów, ponieważ nowy związek jest silnym tzw. reagentem, a jego zastosowanie nie wymaga wyśrubowanych warunków fizycznych.

Badacze z Centrum Nowych Technologii Uniwersytetu Warszawskiego (CeNT), Wydziału Chemii UW oraz Instytutu Jožefa Stefana w Lublanie odkryli nowy związek – siarczan zawierający srebro w stanie dwuwartościowym. Co to oznacza? Możliwość otrzymywania soli o bardzo wysokiej reaktywności, która doskonale nadaje się do inicjowania różnorodnych reakcji chemicznych, dotąd trudnych, zbyt kosztownych lub wręcz niemożliwych do przeprowadzenia.

Wyrywanie elektronów

Odkrycie ma ogromne znaczenie, ponieważ ten związek można wykorzystać w przemyśle petrochemicznym i farmaceutycznym oraz w dziedzinach, w których kluczową rolę odgrywa chemia organiczna. Sól może być również użyta w sektorze specjalizującym się w utylizacji odpadów oraz produktów ubocznych powstających w procesach przemysłowych. Nowy typ soli srebra, opracowany przez zespół badawczy z Uniwersytetu Warszawskiego przy wsparciu ekspertów ze Słowenii, to w praktyce dobra wiadomość dla całego przemysłu opartego na chemii organicznej. Ten związek jest bowiem wyjątkowo silnym tzw. reagentem, a co istotne, można go stosować bez konieczności zapewniania wyśrubowanych warunków fizycznych. Naukowcy podkreślają, że zaletą jest fakt, iż pozyskuje się go w prosty sposób, z łatwo dostępnych substratów.

– Z perspektywy przemysłu odkryliśmy coś bardzo poszukiwanego i pożądanego. Nauczyliśmy się syntetyzować w prosty sposób sól dwuwartościowego srebra, która działa jak inicjator reakcji. Wystarczy jej minimalna ilość, by cząsteczki organiczne zaczęły ze sobą wchodzić w reakcje – wyjaśnia prof. dr hab. Wojciech Grochala z CeNT UW. – I podkreśla, że związek działa silniej od znanych katalizatorów czy inicjatorów wykorzystywanych w przemyśle zajmującym się chemią organiczną.

Skąd tak wysoka reaktywność odkrytego związku? Ten rodzaj siarczanu srebra charakteryzuje się niedoborem jednego elektronu. W efekcie związek jest w stanie silnej nierównowagi – jego cząsteczki poszukują możliwości wyrównania swojego potencjału, a bilansowanie odbywa się poprzez „wyrywanie” elektronów innym cząsteczkom, które napotkają taki siarczan na swojej drodze. Jak zauważa prof. Grochala, gdy cząsteczka soli odbierze elektron cząsteczce organicznej, ta druga staje się silnym reagentem, kationem-rodnikiem, i teraz ona poszukuje możliwości odebrania elektronu.

– W ten sposób startuje proces, w którym kolejnymi ofiarami „kradzieży” elektronów są substraty w przeprowadzanej reakcji chemicznej. Po zainicjowaniu przez siarczan srebra takiego procesu dalej postępuje on samoistnie. W przypadku naszego odkrycia sól srebra zapoczątkowuje więc rodzaj reakcji łańcuchowej, w której cząsteczki organiczne reagują same między sobą – mówi naukowiec. – W rezultacie prowadzi do wykształcenia nowych związków organicznych – kontynuuje.

Stosując przenośnię, zjawisko przypomina użycie jednej zapałki do rozpalenia wielkiego ogniska. – My nie tylko odkryliśmy tę zapałkę, ale wiemy, jak wyprodukować ją w sposób prosty i niedrogi – dodaje.

Cenny surowiec do odzysku

Nowy związek można stosować w „normalnych” warunkach atmosferycznych, a do tego bez użycia środków ochronnych. To oznacza potencjalnie łatwiejsze wdrożenie tego reagentu w liniach produkcyjnych. – Zazwyczaj silne reagenty trzeba przechowywać w bezwodnej atmosferze ochronnej, natychmiast tracą one swoje właściwości w kontakcie z parą wodną znajdującą się w powietrzu. To ogranicza ich zastosowanie i podnosi koszty prowadzenia reakcji chemicznych. Odkryta przez nas sól omija ten problem. W kontakcie z powietrzem zamienia się w hydrat, który nie traci swoich właściwości reaktywnych – tłumaczy Wojciech Grochala.

Kolejną zaletą jest łatwość wytwarzania. Związek powstaje w zwykłym procesie elektrolizy, gdzie roztworem jest kwas siarkowy. Co więcej, srebro, które jest najdroższym składnikiem reagentu, po wykorzystaniu w procesach chemicznych można w 100 procentach odzyskać. Nie ma więc mowy o materiałowych stratach cennego surowca.

Metoda wytwarzania siarczanu dwuwartościowego srebra i jego wykorzystanie zostały już objęte ochroną własności intelektualnej zarówno w Polsce, jak i za granicą. Naukowcy wierzą, że związek znajdzie wiele zastosowań – np. może posłużyć do tworzenia oligomerów i polimerów, substratów wykorzystywanych w produkcji leków, barwników czy produktów chemii gospodarczej. Dzięki niemu można też projektować zupełnie nowe związki organiczne i nieorganiczne, których właściwości nie są dziś jeszcze znane.

– Odkrycie jest na tyle interesujące dla przemysłu, że stosunkowo szybko powinno znaleźć praktyczne zastosowanie – przekonuje dr hab. inż. Przemysław Dubel, dyrektor Centrum Transferu Technologii i Wiedzy UW.