ブログ

Jun 04, 2023

オックスフォード大学が危険分野で成功を収める

オックスフォードの化学者たちは、危険なフッ化水素ガスを使用せずに、多くの産業にとって重要なフッ素化学物質を初めて生成しました。 チームの革新的な手法は、これを公開しました

オックスフォードの化学者たちは、危険なフッ化水素ガスを使用せずに、多くの産業にとって重要なフッ素化学物質を初めて生成しました。 今週、有力誌サイエンスに掲載されたこのチームの革新的な手法は、成長する世界産業の安全性と二酸化炭素排出量の改善に多大な影響を与える可能性があります。この技術を商業化することで、私たちは安全で持続可能でコストの高いシステムの開発を可能にすることを目指しています。 -世界中でフルオロカーボンを効果的に合成。 私たちは、この研究が世界中の科学者たちに、社会的利益を期待して、困難な化学問題に対する破壊的な解決策を提供することを奨励することを願っています。オックスフォード大学化学科、ヴェロニク・グベルヌール FRS 教授。フッ素化学物質は、幅広い特性を持つ化学物質のグループです。ポリマー、農薬、医薬品、スマートフォンや電気自動車のリチウムイオン電池など、幅広い重要な用途があり、2018年の世界市場は214億ドルに達します。 現在、すべてのフッ素化学物質は有毒で腐食性のガスであるフッ化水素（HF）から生成されています。非常にエネルギーを消費するプロセス。 厳格な安全規制にもかかわらず、HF の流出は過去数十年間に何度も発生しており、時には死亡事故や環境への有害な影響を伴いました。より安全なアプローチを開発するために、オックスフォード大学の化学者チームはオックスフォード大学の同僚と共同で FluoRok をスピンアウトしました。カレッジ ロンドンとコロラド州立大学は、歯と骨を形成する自然な生体石灰化プロセスからインスピレーションを得ました。 通常、HF 自体は、フッ素化学物質の製造に使用される前に、蛍石 (CaF2) と呼ばれる結晶性鉱物を過酷な条件下で硫酸と反応させることによって生成されます。 新しい方法では、フルオロケミカルが CaF2 から直接製造され、HF の生成を完全に回避します。これは化学者が数十年にわたって追求してきた成果です。新しい方法では、固体の CaF2 が生物鉱化にインスピレーションを得たプロセスによって活性化され、その方法を模倣します。リン酸カルシウム鉱物が歯や骨の中で生物学的に形成されること。 チームは、乳棒と乳鉢でスパイスを粉砕する伝統的な方法から進化したメカノケミカルプロセスを使用して、ボールミル機で数時間、CaF2 を粉末のリン酸カリウム塩とともに粉砕しました。得られた粉末製品は、Fluoromix と呼ばれ、 CaF2 から 50 を超える異なるフルオロケミカルを最大 98% の収率で直接合成します。 開発された方法は、現在のサプライチェーンを合理化し、エネルギー要件を削減する可能性があり、将来の持続可能性目標を達成し、業界の二酸化炭素排出量を削減するのに役立ちます。さらに、開発された固体プロセスは、酸グレードの蛍石を使用した場合と同様に効果的でした（ > 97%、CaF2) は合成試薬グレードの CaF2 と同様です。 このプロセスは、世界中のフッ素化学物質製造のパラダイムシフトを表しており、筆頭著者であるヴェロニク・グベルヌールFRS教授の研究室での数十年にわたる研究に基づいて2022年に設立されたスピンアウト企業、FluoRokの創設につながった。オックスフォード大学化学科。 FluoRok の独自技術は、フッ素化廃棄物や天然の蛍石鉱物を原料として直接利用し、世界のエネルギー転換、世界の食料供給、そして私たちの健康の鍵となる高価値の化合物にアクセスします。グーベルヌール教授は次のように述べています。フッ素化のための CaF2 はこの分野では聖杯であり、この問題の解決策は数​​十年にわたって模索されてきました。 環境への悪影響を軽減、またはまったく与えずに化学物質を製造するための持続可能な方法への移行は、今日の優先度の高い目標であり、野心的なプログラムと現在の製造プロセスの全面的な再考によって加速することができます。 オックスフォードで開発された手法は、学界や産業界のどこにでも導入でき、サプライチェーンの短縮などにより二酸化炭素排出量を最小限に抑え、世界的なサプライチェーンの脆弱性を考慮して信頼性の向上をもたらす可能性があるため、この研究はこの方向への重要な一歩となる。 「化学科のDPhil学生であり、この研究の筆頭著者の一人であるCalum Patel氏は、次のように付け加えた。「リン酸塩によるCaF2の機械化学的活性化は、刺激的な発明でした。なぜなら、この一見単純なプロセスは、問題に対する非常に効果的な解決策となるからです」複雑な問題。 しかし、この反応がどのように作用するかについては大きな疑問が残されました。 これらの質問に答え、フッ素化学のこの新しい未踏の分野についての理解を進めるには、コラボレーションが鍵でした。 大きな課題に対する成功した解決策は、学際的なアプローチと専門知識から生まれます。この研究はその重要性を本当に捉えていると思います。」研究「HFをバイパスするリン酸塩利用のメカノケミカルプロセスによる蛍石からのフッ素化学物質」がScience誌に掲載されました。