Il nuovo solvente, Cirene, sostituisce NMP
Con l'aiuto del gigante dei servizi di laboratorio Merck KGaA, Circa invia il suo solvente a base biologica nel mercato mondiale.l

Una piccola compagnia australiana chiamata Circa Group ed il gigante dei servizi di laboratorio Merck KGaA hanno collaborato per lanciare un nuovo solvente destinato a sostituire due vecchi classici solventi ma sospetti di produrre danni ambientali: N-metil-2-pirrolidone (NMP) e dimetilformammide (DMF).

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Il lancio segue da vicino l'apertura di Circa di un impianto prototipo in Tasmania, Australia, che può produrre fino a 20 tonnellate metriche (t) all'anno del solvente, una molecola derivata dalla cellulosa denominata diidrolevoglucosenone.
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NMP e DMF sono grandi businnes. Merck stima la capacità di produzione globale a 125.000 t all'anno per NMP e 225.000 t per DMF. Ma i solventi sono sotto controllo ambientale. L'Unione europea li classifica entrambi come sostanze molto preoccupanti. E, a partire da maggio 2020, i prodotti di consumo contenenti più dello 0,3% di NMP saranno limitati nell'UE.
Negli Stati Uniti, l'NMP è una sostanza prioritaria ai sensi del Toxic Substances Control Act, e diversi rivenditori al dettaglio stanno eliminando gli svernicianti. Anche gli utilizzatori dell'industria chimica si stanno allontanando dai solventi. DSM, ad esempio, ha recentemente promesso di eliminare gradualmente NMP dal suo portafoglio di prodotti in resina entro luglio 2020.
NMP e DMF sono membri di una famiglia di solventi aprotici dipolari contenenti azoto che include anche la dimetillacetamide. Sebbene questi solventi siano sotto controllo da tempo, le aziende continuano a utilizzarli perché offrono un'elevata stabilità chimica e termica e forniscono una buona solvibilità per una vasta gamma di composti organici e inorganici. Le applicazioni includono la ricerca e gli usi industriali come la produzione di farmaci e la lavorazione dei polimeri.
Il cirene non può sostituirli in ogni applicazione, ma Fabien Deswarte, responsabile dello sviluppo aziendale di Circa, dice che l'interesse è alto e i risultati iniziali promettenti. Direttamente e attraverso Merck e un distributore olandese, Will & Co., Circa ha inviato campioni a centinaia di aziende e istituzioni accademiche, dice.
Tra i mercati di riferimento dell'azienda c'è la produzione di poliammide-imide, un polimero di rivestimento per filo che è uno dei più grandi sbocchi europei per NMP, dice Deswarte. Altri obiettivi includono i solventi utilizzati per pulire l'elettronica e fabbricare membrane polietere solfone e polivinilidene fluoruro.
Le origini di Cyrene risalgono a più di un decennio, quando l'industria della carta stava affrontando una domanda in declino e alla ricerca di nuove fonti di reddito. In Australia, un team guidato dal dirigente dell'industria cartaria Tony Duncan ha identificato il levoglucosenone come una molecola che potrebbe essere facilmente derivata dai rifiuti di cellulosa.
Dopo aver sentito alla radio James Clark, professore dell'Università di York e direttore del Green Chemistry Centre of Excellence, Duncan lo contattò per aiutarlo a trovare gli usi del levoglucosenone. "È stato un processo e un prodotto alla ricerca di una casa", ricorda Clark. La sua idea era di idrogenarla e provarla come solvente.
"Si è rivelato essere molto, molto buono," Clark dice. "E 'sorprendente che un carboidrato può fare questo. Non posso pretendere di capire pienamente perché."
Da allora, Clark ha provato Cyrene in una serie di applicazioni. Lavorando con partner di ricerca in Spagna, per esempio, il suo gruppo ha sostituito con successo NMP nell'esfoliazione della grafite per produrre grafene. "Funziona davvero meglio di NMP," dice.
Merck è stato coinvolto circa 4 anni fa dopo aver appreso di Cyrene e vedere il suo potenziale, dice Jane Murray, capo globale della chimica verde dello studio. Tra gli altri sforzi, Merck sponsorizzato Kirsty L. Wilson, uno studente di dottorato nel gruppo di Allan Watson presso l'Università di St. Andrews, che ha studiato la sostituzione DMF con Cyrene in chimica medicinale.
Murray e Deswarte vedono il laboratorio di scienze biologiche di Merck come un modo per mettere Cyrene nelle mani di ricercatori industriali che porteranno il solvente sul mercato.
Ad esempio, Alessandro Napoli, Global Technology Manager per i componenti industriali di Huntsman Advanced Materials, sta esplorando Cyrene come sostituto per NMP e altri solventi. In un progetto, il team di Napoli lo ha utilizzato al posto di N-etil-2-pirrolidone nella polimerizzazione e dispersione di una poliimmide speciale. Anche se Cyrene non era un drop-in sostituzione, i risultati sono stati promettenti, dice.
Si tratta di una strada lunga da buoni risultati di laboratorio al mercato commerciale, Napoli riconosce. Le prestazioni nelle applicazioni del mondo reale devono essere testati. E Huntsman ha bisogno di rifornimenti sicuri ad un prezzo accettabile. Ma Napoli è entusiasta di essere all'avanguardia nella sostituzione dei solventi. "Per noi è stata una grande opportunità per esplorare qualcosa di nuovo ed emergente", dice.
La chimica è una cosa che serve a tutto. Serve a coltivarsi, serve a crescere, serve a inserirsi in qualche modo nelle cose concrete.
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EdoB, ChemLore




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