De nombreuses installations de production (par exemple les fabricants de plastique, sociétés pharmaceutiques, et autres) utilisent des nanocatalyseurs contenant du palladium, un composant coûteux qui n'est pas produit de manière durable. Un chimiste de l'Université RUDN a trouvé un moyen de réduire la consommation de palladium et de rendre sa fabrication plus écologique. Il a développé un catalyseur à base d'une substance issue de déchets végétaux. Utilisant son invention, les fabricants pourraient réduire de moitié la consommation de palladium. De plus, les nouveaux catalyseurs peuvent être réutilisés plusieurs fois sans aucune diminution de l'efficacité. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Catalyse moléculaire .

Le couplage croisé est un type de réaction qui consiste à combiner des atomes de carbone de différentes molécules organiques. Les réactions de couplage croisé sont les plus répandues en chimie industrielle. Ils sont utilisés pour synthétiser les plastiques, médicaments, et d'autres composés et représentent 17 % de toutes les réactions en chimie médicale uniquement. Le composant principal du couplage croisé est constitué de nanoparticules de palladium. Le palladium est l'un des éléments les plus rares sur Terre, ce qui en fait un catalyseur très coûteux. De plus, il est principalement produit dans des installations minières qui constituent une menace considérable pour l'environnement. Un chimiste de l'Université RUDN a suggéré de résoudre tous ces problèmes avec une nouvelle approche.

La consommation de palladium dans les réactions de couplage croisé augmente parce que les particules de catalyseurs contenant du palladium ont tendance à se lier entre elles. Il y a deux façons d'arrêter cela. On pourrait modifier les propriétés chimiques des particules pour affaiblir la réaction entre leurs surfaces lorsqu'elles entrent en contact. Alternativement, le métal pourrait être maintenu en place physiquement avec un cadre ou une grille. Le chimiste de l'Université RUDN a choisi la deuxième méthode et a verrouillé les particules métalliques à leurs emplacements respectifs à l'aide d'une coque multicouche avec un noyau magnétique.

Le cœur du nouveau nanocatalyseur est constitué d'oxyde de fer aux propriétés magnétiques élevées. Le revêtement est constitué d'un polymère à base de catéchol. Le catéchol est une substance présente dans les parois cellulaires végétales et produite à partir de déchets végétaux. Ces deux couches sont auxiliaires et n'ont aucune activité catalytique. Les propriétés catalytiques du composé proviennent de nanoparticules de palladium qui sont incorporées dans la deuxième couche. Le polymère fixe les particules en place et les empêche de se lier entre elles.

La nouvelle structure du catalyseur nécessite deux fois moins de palladium que l'ancienne :1,5 % du poids total des nanoparticules contre 3 à 6 %. De plus, après quelques cycles de production, le noyau du matériau nanocomposite peut être nettoyé et réutilisé. Cette méthode est non seulement bonne pour l'environnement mais aussi économiquement réalisable, car il rendra la production de médicaments, plastiques, et d'autres produits moins chers.

« Aujourd'hui, les chimistes s'intéressent particulièrement aux catalyseurs verts. Nos nanocatalyseurs contiennent un produit du recyclage des déchets végétaux et fonctionnent en même temps efficacement dans les réactions de couplage croisé. Par conséquent, non seulement sont-ils capables de réduire la consommation de palladium et de rendre le processus de production moins cher, mais sont également bénéfiques pour l'environnement. De plus, nous avons réussi à mettre en valeur le caractère universel des polymères à base de catéchols végétaux. La même approche peut être utilisée lorsque vous travaillez avec d'autres métaux, y compris le platine, argent, ou d'or, ou avec des catalyseurs d'autres réactions organiques, " a déclaré Rafael Luque, Doctorat., Responsable du Centre de conception moléculaire et de synthèse de composés innovants pour la médecine à l'Université RUDN.