Ученые Томского государственного университета совместно с коллегами из Индийского технологического института (Индор) разработали катализаторы для производства водорода, глюконовой и глюкаровой кислот. Эти соединения необходимы в различных областях – фармацевтике, бытовой химии и агрохимии, металлургии и энергетике. В качестве сырья, в том числе, будут использоваться органические отходы. Внедрение собственных подходов для выпуска глюконовой, глюкаровой кислот и водорода позволит снизить зависимость химической и энергетической промышленности России от импорта.
– В рамках нашего совместного российско-индийского проекта мы занимаемся разработкой нового подхода для эффективного получения глюконовой, глюкаровой кислот и водорода с использованием гетерогенных катализаторов, – рассказывает руководитель проекта, профессор химического факультета ТГУ, директор Института «Умные материалы и технологии» Ирина Курзина. – Раньше главным поставщиком данных продуктов в Россию были страны Европы. Сейчас эти поставки практически прекращены.
Проект «Каталитические материалы для эффективного производства глюконовой / глюкаровой кислот и водорода путем окисления глюкозы из биомассы» реализуется при поддержке министерства науки и высшего образования Российской Федерации (грант №075-15-2023-468).
За два года совместных исследований российско-индийская научная группа разработала линейку катализаторов для получения высокомаржинальных продуктов. В частности, химики ТГУ создали технологию превращения глюкозы в глюконовую кислоту. Достоинство нового подхода в том, что он позволяет получать чистый продукт, который не придется отделять от побочных примесей.
Индийские ученые разработали палладий-висмутовые, палладий-железные и никель-железные системы, благодаря которым в ходе переработки биомассы путем электролитического разложения глюконовой и глюкаровых кислот можно получить водород. В ходе исследований для этого использовались кукурузные стебли, сахарный тростник и пшеничная солома.
Особенностью катализаторов, созданных в рамках международного проекта, является возможность их многоразового использования. В отличие от зарубежных аналогов, у новых каталитических материалов не происходит вымывания активного компонента. Возможность повторного использования катализаторов в нескольких циклах значительно повышает рентабельность производства.
Результаты исследования приняты к публикации в журнале «Inorganics» (Q2).
По словам ученых, заключительный этап проекта предполагает доработку экспериментальных данных, систематизацию полученных результатов и выявление наиболее эффективных образцов, способствующих получению глюконовой, глюкаровой кислот и водорода с наиболее высоким выходом.
Добавим, что Россия обладает огромными запасами лесных ресурсов (древесина, опилки, щепа) и сельскохозяйственных отходов (солома, стебли кукурузы, шелуха подсолнечника). Индия является крупным производителем сельскохозяйственной продукции (рис, сахарный тростник, хлопок, зерновые культуры). Большинство отходов сельскохозяйственного производства может быть эффективно переработано в ценные продукты.
В случае эффективного внедрения новых разработок Россия и Индия могут на мировом рынке стать крупными экспортерами глюконовой, глюкаровой кислот и водорода, полученных из растительного сырья.