W rozmowie z PAP prof. Wojciech Grochala z Centrum Nowych Technologii Uniwersytetu Warszawskiego (CeNT UW) przypomniał, że w 2010 r. jego zespół we współpracy z badaczami z Instytutu Jožefa Stefana w Lublanie zsyntetyzował nową sól dwuwartościowego srebra – siarczan srebra(II). „Wcześniej żaden prosty nieorganiczny związek srebra dwuwartościowego, poza dwufluorkiem srebra, nie był znany, więc był to rezultat pionierski” – podkreślił naukowiec.

Jak wyjaśnił, badacze nie opatentowali go wówczas, ale w kolejnych latach udało im się opracować alternatywną metodę syntezy siarczanu srebra, która została opatentowana.

„Następnie zaczęliśmy badać różne cechy tego związku i okazało się, że jest on niebywale reaktywny, dlatego nawet bardzo niewielki dodatek tej soli może powodować lawinowe efekty. Pozwala to wykorzystać go do przeprowadzania różnego rodzaju reakcji chemicznych, które dotąd są trudne, kosztowne lub niemożliwe do przeprowadzenia” – tłumaczył prof. Grochala.

Jak wyjaśnił, wiele cząsteczek organicznych z natury wykazuje niską reaktywność, a to oznacza, że do przeprowadzania określonych typów reakcji z ich udziałem trzeba zastosować rozmaite środki – użyć katalizatorów lub zapewnić określone warunki fizyczne, bez których przeprowadzenie reakcji nie jest możliwe. To powoduje, że wiele procesów w chemii organicznej wymaga kilkuetapowego działania i ponoszenia stosunkowo dużych nakładów finansowych, co zwiększa koszty produkcji i ceny finalnych produktów.

Przyczyną wysokiej reaktywności siarczanu srebra syntetyzowanego przez zespół prof. Grochali jest niedobór jednego elektronu. To powoduje, że związek jest niestabilny, a jego cząsteczki poszukują możliwości zaspokojenia deficytu elektronu. Odbywa się to poprzez „wyrywanie” elektronów innym cząsteczkom, które taki siarczan napotka na swej drodze.

„Gdy cząsteczka soli odbierze elektron cząsteczce organicznej, ta druga staje się silnym reagentem, rodniko-kationem, i teraz ona poszukuje możliwości odebrania elektronu innej cząsteczce. Sól srebra zapoczątkowuje więc rodzaj reakcji łańcuchowej, w której cząsteczki organiczne reagują same między sobą, odbierając sobie elektrony, co w rezultacie prowadzi do wykształcenia nowych związków organicznych” – tłumaczył chemik.

Jak dodał, stosując przenośnię można to porównać do użycia jednej zapałki do rozpalenia wielkiego ogniska. „My nie tylko odkryliśmy taką zapałkę, ale również wiemy, jak wyprodukować ją w sposób prosty i niedrogi” – powiedział badacz, cytowany w informacji prasowej przesłanej PAP.

W opinii naukowców to bardzo ważne odkrycie dla przemysłu opartego na chemii organicznej. Obecnie stosowane w tym przemyśle silnie reaktywne substancje są bardzo drogie.

„Udowodniliśmy, że nasz siarczan srebra ma większą moc pobudzania cząsteczek organicznych od większości tych, które są dziś stosowane w przemyśle. W dodatku jego synteza w odniesieniu do obecnie wykorzystywanych jest bardzo tania” – podkreślił prof. Grochala.

Jak wyjaśnił, potencjalnie taką sól można wykorzystać w przemyśle do tworzenia substratów wykorzystywanych w produkcji leków, barwników czy produktów chemii gospodarczej i przemysłowej. Może ona również znaleźć zastosowanie w sektorze specjalizującym się w utylizacji odpadów czy przerobie produktów powstających w przemyśle np. petrochemicznym. Ponadto, z jej wykorzystaniem można projektować zupełnie nowe związki organiczne i nieorganiczne, których właściwości nie są dziś jeszcze znane.

Ważne jest to, że siarczan srebra można stosować w normalnych warunkach atmosferycznych, w pokojowej temperaturze, bez użycia jakichkolwiek środków ochronnych. Brak konieczności stwarzania specjalnych warunków do przeprowadzenia reakcji oznacza potencjalnie łatwiejsze wdrożenie tego reagenta w liniach produkcyjnych.

„Zazwyczaj silne reagenty (utleniacze) trzeba przechowywać w bezwodnej atmosferze ochronnej, ponieważ natychmiast tracą one swoje właściwości w kontakcie z parą wodną znajdującą się w powietrzu. To w naturalny sposób ogranicza ich zastosowanie i podnosi koszty prowadzenia reakcji chemicznych. Odkrytej przez nas soli ten problem nie dotyczy, ponieważ w kontakcie z powietrzem zamienia się w hydrat, który nie traci swojej reaktywności. W takim hydracie wciąż obecne jest dwuwartościowe srebro gotowe do wchodzenia w reakcje z innymi cząsteczkami” – wyjaśnił prof. Grochala.

Inną zaletą siarczanu dwuwartościowego srebra jest łatwy sposób jego wytwarzania. Powstaje on w zwykłym procesie elektrolizy, gdzie roztworem jest kwas siarkowy – powszechnie stosowany substrat przemysłowy. Co więcej, srebro, które jest najdroższym składnikiem reagenta, po wykorzystaniu w procesach chemicznych, można w całości odzyskać do ponownego użycia. Nie ma więc ryzyka strat surowca.

„Odkrycie jest na tyle interesujące dla przemysłu, że stosunkowo szybko powinno znaleźć praktyczne zastosowanie. Jako uniwersytet chcemy przeprowadzić komercjalizację tego rozwiązania, które z perspektywy gotowości technologicznej jest już gotowe do wdrożenia. Aby tak się stało, konieczne jest możliwie szerokie testowanie tej soli srebra na różnych liniach przemysłowych w różnych sektorach” – ocenił cytowany w informacji prasowej dyrektor Centrum Transferu Technologii i Wiedzy UW dr hab. inż. Przemysław Dubel. W jego ocenie na wielu polach wynalazek może przyczynić się do istotnej poprawy ekonomiki produkcji.

Zarówno metoda wytwarzania siarczanu dwuwartościowego srebra jak i jego wykorzystanie objęte zostały ochroną własności intelektualnej w Polsce i za granicą.

„Jeżeli ktokolwiek chciałby realizować takie nowatorskie reakcje z jego użyciem, będzie musiał go albo nabyć od nas, albo wyprodukować ten związek za pomocą naszej metody, do której prawa własności intelektualnej zostały zabezpieczone” – podsumował prof. Grochala. (PAP)

Nauka w Polsce, Joanna Morga

jjj/ agt/ mhr/