Una nuova tecnica per la produzione di fluorochemicali più sicura ed ecologica
Un team di ricercatori ha sviluppato un metodo più sicuro ed ecologico per la produzione di fluorochemicali, eliminando l’uso del pericoloso gas fluoruro di idrogeno. Questa innovativa tecnica, ispirata ai processi di biomineralizzazione, potrebbe rivoluzionare l’industria dei fluorochemicali e ha portato alla fondazione di una nuova azienda, FluoRok, per commercializzare la tecnologia.
Un metodo innovativo per la produzione di fluorochemicali
Eliminazione del gas fluoruro di idrogeno
Per la prima volta, chimici dell’Università di Oxford hanno prodotto fluorochemicali – fondamentali per molte industrie – senza l’uso del pericoloso gas fluoruro di idrogeno. Il metodo innovativo si ispira al processo di biomineralizzazione che forma i nostri denti e ossa. I risultati sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista Science.
Impatto sulla sicurezza e sull’impronta di carbonio
I fluorochemicali sono un gruppo di sostanze chimiche con un’ampia gamma di applicazioni importanti – tra cui polimeri, agrochimici, farmaceutici e le batterie al litio-ioniche di smartphone e auto elettriche – con un mercato globale di 21,4 miliardi di dollari nel 2018. Attualmente, tutti i fluorochemicali sono generati dal gas tossico e corrosivo fluoruro di idrogeno (HF) in un processo ad alta intensità energetica. Nonostante le severe normative di sicurezza, si sono verificati numerosi incidenti con HF negli ultimi decenni, a volte con incidenti fatali ed effetti ambientali dannosi.
Un approccio più sicuro ispirato alla biomineralizzazione
Produzione diretta di fluorochemicali da CaF2
Per sviluppare un approccio più sicuro, un team di chimici dell’Università di Oxford, insieme a colleghi di FluoRok, University College London e Colorado State University, si è ispirato al processo naturale di biomineralizzazione che forma denti e ossa. Normalmente, l’HF viene prodotto reagendo un minerale cristallino chiamato fluorspar (CaF2) con acido solforico in condizioni severe, prima di essere utilizzato per produrre fluorochemicali. Nel nuovo metodo, i fluorochemicali sono prodotti direttamente da CaF2, bypassando completamente la produzione di HF: un risultato che i chimici hanno cercato per decenni.
Un processo meccanochimico ispirato alla biomineralizzazione
Nel nuovo metodo, il CaF2 in stato solido viene attivato da un processo ispirato alla biomineralizzazione, che imita il modo in cui i minerali di fosfato di calcio si formano biologicamente nei denti e nelle ossa. Il team ha macinato il CaF2 con sale di fosfato di potassio in polvere in un mulino a sfere per diverse ore, utilizzando un processo meccanochimico che si è evoluto dal modo tradizionale in cui maciniamo le spezie con un mortaio e pestello.
Il prodotto in polvere risultante, chiamato Fluoromix, ha permesso la sintesi di oltre 50 diversi fluorochemicali direttamente da CaF2, con una resa fino al 98%. Il metodo sviluppato ha il potenziale di semplificare l’attuale catena di approvvigionamento e ridurre i requisiti energetici, contribuendo a raggiungere gli obiettivi futuri di sostenibilità e a ridurre l’impronta di carbonio dell’industria.
Conclusione
In sintesi, la nuova tecnica sviluppata per la produzione di fluorochemicali elimina l’uso del pericoloso gas fluoruro di idrogeno, ispirandosi ai processi di biomineralizzazione. Questo metodo innovativo, che ha portato alla fondazione di FluoRok, ha il potenziale di rivoluzionare l’industria dei fluorochemicali, migliorando la sicurezza e riducendo l’impronta di carbonio.