Více propenu, méně emisí

Polypropylen se vyrábí z propenu, který se získává z ropy. Jeho výroba by nyní mohla být snazší a šetrnější k životnímu prostředí díky novému objevu mezinárodního týmu vědců, který vedl Jan Přech z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy, ve spolupráci s předním výrobcem katalyzátorů Johnson Matthey. Tým publikoval své poznatky v prestižním vědeckém časopise Chemical Engineering Journal.

Propen je základní surovinou pro chemický průmysl, zejména pro výrobu plastů, které každý z nás používá den co den. Poptávka po něm se tak pochopitelně neustále zvětšuje, a to rychleji než poptávka po ethenu (zastarale ethylenu), který je druhým hlavním produktem dosavadní tradiční metody výroby ethylenovou pyrolýzou. Krakování ropy je proces, při kterém se z delších uhlovodíkových řetězců vyrábějí kratší, více hodnotné. Ty se pak používají například pro výrobu paliv jako je benzín nebo právě pro výrobu plastů. S odklonem od fosilních paliv se změní i poslání existujících rafinerských procesů ve smyslu přechodu od výroby paliv právě k výrobě chemikálií. V tomto smyslu může produkce propenu z krakování vykrýt vznikající mezeru mezi poptávkou po ethylenu a propenu.

Zefektivňování procesu katalytického krakování ropy se vědci věnují již dlouho, avšak nynější studie odhaluje typy a role jednotlivých částic železa v zeolitovém katalyzátoru ZSM-5. Tento katalyzátor, původně hlinitokřemičitan, pokud je modifikován železem, dokáže zvýšit selektivitu krakování vůči propenu. Dosud však nebylo jasné, jak přesně se toto děje, což bránilo jeho efektivnímu využití v praxi.

Železo se v katalyzátoru vyskytuje v několika formách, a ty mají tendenci se za podmínek reakce měnit. Tou zásadní jsou železité ionty tvořící silná Lewisovsky kyselá místa ve struktuře katalyzátoru. Ta jsou klíčová pro krakování za produkce žádaných produktů, tedy propenu a také butenu. „Nicméně výzkum také naznačil, že existuje ještě alternativní iniciační mechanismus krakování zahrnující dehydrogenační krok, který je zodpovědný právě za zvýšenou selektivitu vůči tvorbě propenu. Znalost konkrétních žádoucích forem železa nyní umožní hledat způsoby, jak je stabilizovat a ve výsledku připravit a nasadit do existujících krakovacích jednotek upravené katalyzátory zjednodušeně produkující více propenu (a dalších petrochemikálií) a méně benzínu, což je jedním z kroků postupného odklonu od fosilních paliv,“ vysvětluje doktor Přech.

Ačkoliv katalytické krakování není zrovna bezemisní proces, jeho využití pro produkci propenu namísto výroby této chemikálie ethylenovou pyrolýzou, povede k jistým úsporám oxidu uhličitého. Navíc využití již existujících výrobních kapacit, prospěje nejen přírodě, ale také značně ušetří finanční náklady na výstavbu nových výrobních jednotek.