L'aniline est un produit d'importance industrielle. C'est une matière première pour un grand nombre de produits chimiques, y compris de nombreux médicaments.

Le processus que les chercheurs ont conçu utilise le toluène pour dissoudre le nitrobenzène. Cela forme le premier, phase organique ou toluénique du procédé. Pour la deuxième phase aqueuse, ils ont dissous le borohydrure de sodium dans l'eau.

Le catalyseur est la troisième phase du processus. Il se compose de microsphères de silice modifiées et de palladium. Ils ont également utilisé un catalyseur bimétallique, où le Palladium est combiné avec du Cobalt ou du Nickel.

Si les trois phases sont additionnées, mais pas mélangé dans une émulsion, la combinaison peut être stockée pendant des jours ou des semaines, dit Meijboom. Une petite quantité d'hydrogénation a lieu, mais le processus ne démarre vraiment qu'une fois qu'une émulsion appropriée est formée.

Le catalyseur agit également comme un émulsifiant stabilisant.

Lorsque les trois phases sont mélangées en une émulsion, le catalyseur démarre le processus d'hydrogénation. La formation de l'émulsion prend quelques secondes. La réaction prend environ deux heures à l'échelle du laboratoire.

L'hydrogène nécessaire à l'hydrogénation est fourni par le borohydrure de sodium dissous. L'hydrogénation se produit efficacement à température ambiante, qui économise de l'énergie.

Il n'y a pas besoin d'hydrogène stocké ou canalisé. Cela supprime la plupart des risques d'explosion du processus.

Le procédé triphasé dans une émulsion de Pickering présente l'avantage d'une surface catalytique beaucoup plus importante, par rapport à un processus monophasé ou biphasé, dit Meijboom.

L'efficacité catalytique peut être ajustée en ajustant le rapport volumique des phases de toluène et d'eau dans le système d'émulsion de Pickering.

"Chaque goutte de solution de toluène et de nitrobenzène dans l'émulsion devient effectivement un microréacteur. C'est ainsi que le processus peut être réglé pour être efficace à température ambiante, " il ajoute.

Une fois l'hydrogénation terminée, l'émulsion résultante est suffisamment stable pour être conservée quelques jours, avant de séparer l'aniline.

L'étude est la première utilisation efficace d'un catalyseur au palladium bimétallique pour l'hydrogénation d'un composé aromatique dans un système d'émulsion de Pickering à base d'eau, dit M. Peter Dele Fapojuwo. Il est chercheur de troisième cycle au département.

"En ajoutant du nickel ou du cobalt au catalyseur, nous avons amélioré la dispersion du Palladium à la surface de l'émulsifiant, " il ajoute.

Le palladium est beaucoup plus cher que le nickel ou le cobalt, ainsi, l'utilisation du catalyseur bimétallique réduit encore les coûts.

"L'utilisation de particules solides à la fois comme catalyseurs et émulsifiants, ou stabilisateur, représente moins de menace pour l'environnement par rapport au surfactant conventionnel. Leur composition est moins toxique, " dit Fapojuwo.

La plate-forme de réaction est nettement plus sûre lors de l'utilisation de borohydrure de sodium comme réducteur, plutôt que de l'hydrogène, il ajoute.

« L'hydrogénation à l'aide d'hydrogène dérivé du pétrole n'est ni totalement écologique ni économiquement viable. Elle nécessite de l'hydrogène à haute pression, qui exige un équipement de réacteur coûteux. Cela augmente les coûts de processus, " il ajoute.

"En théorie, ce procédé peut être adapté au maintien d'une phase dans un réacteur à lit fixe et à la synthèse en flux. Le résultat serait un processus continu de réactions catalytiques entre deux phases non miscibles, " dit Meijboom.

"C'est la phase de démonstration de principe. Nous travaillons à la généralisation du processus, " il dit.

« Nous avons conçu un procédé qui peut être étendu à une gamme de réactions importantes sur le plan industriel.

"En utilisant la chimie des émulsions, nous avons un système où le catalyseur, émulsifiant, les phases aqueuse et organique se mélangent toutes en un système extrêmement stable, " dit Meijboom.