Sièges extérieurs de stade, fixations de ski, renforts de pneumatiques et autres produits nécessitant de la solidité, la durabilité et la résistance aux intempéries sont toutes fabriquées avec un type de nylon appelé nylon 6-6. Cependant, la production de ce matériau nécessite un processus peu respectueux de l'environnement, dont la première étape utilise l'élément en danger zinc comme catalyseur. Maintenant, les chercheurs ont développé des méthodes « plus vertes » pour cette étape qui utilisent des métaux alternatifs. Ils pourraient même remplacer les déchets de fer sous forme de rouille, ou oxyde ferrique, pour l'élément en danger.

Les chercheurs présenteront leurs résultats aujourd'hui lors de la réunion d'automne de l'American Chemical Society (ACS).

"Selon les estimations de l'ACS Green Chemistry Institute, le zinc n'est qu'à 50 à 100 ans de son extinction, " dit Amina Aly, un étudiant de premier cycle qui présente le travail à la réunion. « Et actuellement, les fabricants utilisent le zinc comme agent réducteur et catalyseur pour fabriquer du cyclohexène à partir du trans-1, 2-dibromocyclohexane, qui est la première étape de la synthèse en cinq étapes du nylon 6-6."

"Nylon" est un terme général pour une famille de polymères synthétiques, appelés polyamides, qui sont constitués d'unités répétitives. Différents types de nylons, comme le nylon 6 et le nylon 6-6, utilisent des blocs de construction différents et ont donc des propriétés uniques. Le nylon 6-6 est ainsi nommé car il est composé de deux molécules, ayant chacun six atomes de carbone, qui sont liés entre eux en tant qu'unité répétitive.

Pour trouver un substitut au zinc, Ali, qui est dans le laboratoire de Brian Agee, Doctorat., à l'Université Augusta, regardé d'autres métaux qui étaient à proximité dans le tableau périodique et avaient des propriétés chimiques similaires. D'autres critères étaient que les métaux devaient être plus abondants que le zinc et sûrs pour travailler avec. L'équipe a choisi d'étudier le cobalt, aluminium, fer à repasser, le cuivre et le nickel comme catalyseurs possibles dans la production de cyclohexène. En outre, les chercheurs voulaient identifier des méthodes plus vertes qui économisent l'énergie et l'eau, tout en utilisant des produits chimiques moins agressifs. Donc, ils ont incorporé une parabole réfléchissant le soleil au lieu d'une plaque chauffante électrique et un condenseur à économie d'eau à la place d'un condenseur ordinaire. Aussi, l'équipe a remplacé le propylène glycol par l'éthylène glycol, plus dangereux, comme agent de transfert de chaleur dans le condenseur à économie d'eau, qui refroidit la réaction sans avoir besoin d'un flux continu d'eau froide comme les condenseurs ordinaires.

Aly a découvert que le fer était le meilleur catalyseur testé jusqu'à présent, avec des rendements légèrement inférieurs à ceux du zinc. "Nous avons également découvert que l'énergie solaire est vraiment la voie à suivre pour cette synthèse, car le soleil est beaucoup plus fort que n'importe quelle plaque chauffante que vous allez trouver, et beaucoup plus vite, " dit-elle. Réaliser la synthèse à l'extérieur avec un réflecteur solaire n'a demandé que 30 minutes, contre 3 à 4 heures en laboratoire avec une plaque chauffante. Les chercheurs ont également découvert que l'augmentation du temps de reflux –– chauffer la réaction pendant une durée spécifique et utiliser un condenseur pour refroidir en continu les vapeurs produites afin de les reconvertir sous forme liquide –– de 15 minutes à 30 minutes augmentait considérablement le rendement . "Comme nous utilisons l'énergie rayonnante du soleil, on ne gaspille pas d'électricité avec du chauffage d'appoint, " note Agee. Les chercheurs affirment que leurs méthodes pourraient être facilement étendues à la fabrication industrielle de nylon 6-6.

Bien que le fer soit un métal abondant, Aly et Agee veulent essayer de catalyser la réaction avec un déchet de fer encore plus respectueux de l'environnement qui peut être trouvé partout où le métal est laissé à l'extérieur pour se mouiller :oxyde ferrique, ou de rouille. "Si l'oxyde ferrique acheté auprès d'une entreprise chimique fonctionne pour la réaction, J'envisage sérieusement d'aller chez mes parents et de gratter un peu de rouille de leur grange pour essayer, " dit Agee. " Parce qu'en tant que chimiste vert, quelle meilleure source pour un catalyseur que quelque chose que vous pouvez obtenir n'importe où ?"