طريقة جديدة لإنتاج بيروكسيد الهيدروجين

ابتكر علماء معهد العلوم والتكنولوجيا المتقدمة بكوريا الجنوبية محفزا مساميا عالي الكفاءة لإنتاج بيروكسيد الهيدروجين بطريقة صديقة للبيئة، حتى إذا كانت نسبة الأكسجين في الهواء منخفضة.

وتشير مجلة Advanced Materials، إلى أن بيروكسيد الهيدروجين (H₂O₂) هو أحد أفضل 100 مادة كيميائية صناعية مستخدمة في العالم على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والطبية وأشباه الموصلات. ويحصل عليه حاليا بشكل أساسي بطريقة الأنثراكينون التي تتطلب تكاليف طاقة عالية، واستخدام محفزات البلاديوم باهظة الثمن، وتؤدي إلى تلوث البيئة من المنتجات الثانوية. لذلك يستخدم العلماء في السنوات الأخيرة، طريقة أكثر ملاءمة للبيئة لإنتاج بيروكسيد الهيدروجين- الاختزال الكهروكيميائي للأكسجين باستخدام محفزات الكربون. ولكن هذه الطريقة مكلفة بسبب التكلفة العالية للأكسجين النقي وعدم استقرارها في البيئات القلوية.
وقد تمكن فريق برئاسة الدكتور تشونغ مين كيم من ابتكار محفز يعتمد على الكربون المضاف إليه البورون مع مسام مقاسها حوالي 20 نانومتر. وقد حصل الفريق على هذا المحفز عن طريق تفاعل جزيئات ثاني أكسيد الكربون (CO₂) وبوروهيدريد الصوديوم (NaBH₄) وكربونات الكالسيوم (CaCO₃)، يتبعها إزالة انتقائية لجزيئات كربونات الكالسيوم.
وقد أظهرت التجارب والحسابات أن السطح المنحني الذي تشكله المسام يوفر نشاطا تحفيزيا عاليا حتى في البيئة المحايدة، حيث يصعب عادة الحصول على بيروكسيد الهيدروجين. وأكد تحليل رامان في الوقت الفعلي أن البنية المسامية تسهل نقل الأكسجين، وتحافظ على كفاءة تحفيزية عالية حتى في الهواء المحتوى على نسبة أكسجين 20 بالمئة فقط.
وأظهرت الاختبارات التي أجريت في مفاعل لإنتاج بيروكسيد الهيدروجين بكميات كبيرة، أن كفاءة المحفز الجديد تزيد عن 80 بالمئة في ظل الظروف الصناعية. كما تمكن الباحثون من إنتاج محلول بيروكسيد الهيدروجين بتركيز 3.6 بالمئة، وهذا يتجاوز مستوى بيروكسيد الهيدروجين الطبي (3بالمئة)، ما يسمح باستخدام هذه التكنولوجيا في التطبيقات التجارية.