新技術：新触媒は廃棄物を価値のある環境保護製品に転化することができる

この新しい触媒は、水素と炭素のみからなる有機化合物である脂肪族炭化水素化合物に官能基を添加することを目的としている。これらの炭化水素は通常、官能基の欠如により独立した層を形成するために水と混合されない。これらの炭化水素鎖に官能基を加えることにより、材料の特性を大きく変え、より回収しやすくすることができる。

「天然ガス中のメタンは最も簡単な炭化水素であり、炭素−水素（CH）結合しかない。油とポリマーは炭素原子鎖を持ち、炭素−炭素（CC）結合で結合している」とSadow氏は説明する。

脂肪族炭化水素は大量の石油と精製石油製品、例えばプラスチックと機械油を構成している。これらの材料は「他の機能団がないことは、生分解されにくいことを意味する」とSadow氏は言う。「したがって、触媒分野の1つの目標は、これらの種類の材料を、酸素などの他の原子を添加したり、これらの簡単な化学品から新しい構造を構築したりすることができることです」。

残念なことに、炭化水素鎖に原子を添加する従来の方法は大量のエネルギー投入を必要としている。まず、石油は加熱され、加圧されて小さな構築ブロックに「分解」される。次に、これらの部材を用いて鎖を成長させる。最後に、鎖の末端に必要な原子を追加します。この新しい方法では、従来の脂肪族炭化水素は分解する必要がなく、低温で直接転化することができる。

Sadowのチームは、アルミニウムを小さな鎖の末端に接続しながら、これらの炭化水素鎖中のCC結合を破る触媒を使用していた。次に、彼らは酸素や他の原子を挿入して機能団を導入した。相補的なプロセスを開発するために、チームはCCキーの破断ステップを回避する方法を見つけた。出発材料の鎖長と製品の理想的な特性に基づいて、研究者は鎖を短縮したり、簡単に酸素機能団を添加したりしたいと考えている。CC分解を回避できれば、原則として触媒からアルミニウムに鎖を移し、空気を加えて官能基を取り付けることができる。

Sadow氏は、この触媒は市販のジルコニウム化合物を市販のシリカ−アルミナに付着させて合成したと説明した。これらの物質は地球上で豊富で安価であり、将来の潜在的なビジネス応用に有利である。

また、触媒と反応物は持続性とコストの面でも優れている。アルミニウムは地球上で最も豊富な金属であり、使用されるアルミニウム反応物の合成によって廃棄される副産物は生じない。ジルコニア系触媒前駆体は空気中で安定であり、容易に得られ、反応器で活性化される。そのため、空気に極めて敏感な初期の有機金属化学の多くとは異なり、この触媒前駆体は扱いやすい。

この化学反応は、各種プラスチックの物理的特性に影響を与えることができる方向への一歩であり、例えば、より強固で着色しやすいようにする

Sadowはこのプロジェクトの成功をiCOUPの協力性のおかげだと考えている。エイムズ国立実験室のペラスチームは、核磁気共鳴（NMR）分光法を用いて触媒構造を研究した。コーネル大学とアーゴン国立研究所のCoates、LaPointe、Delferroのチームはポリマーの構造と物理特性を研究した。イリノイ大学のPetersチームは、ポリマーの機能化を統計的にモデル化した。