ผศ. ดร. ดวงกมล ตุงคะสมิต นักวิจัยในเครือข่าย CBRC – ผู้ริเริ่มการประยุกต์ใช้วัสดุซีโอไลต์ (Zeolite) ที่มีโครงสร้างแบบ MWW สำหรับการผลิตกรดเลวูลินิก (levulinic acid) ผลงานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Catalysis (Tier1 Journal, JCR IF = 7.92)
กรดเลวูลินิกเป็นสารเคมีอเนกประสงค์ที่มีการนำไปใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม เช่น สารแต่งกลิ่นอาหาร สารประกอบทางเภสัชกรรม และเรซิน เป็นต้น กรดเลวูลินิกสามารถผลิตได้จากเซลลูโลส (Cellulose) หรือกลูโคส (Glucose) ผ่านกระบวนการ Hydrothermolysis โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา
ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะเฮไลด์บนซีโอไลต์มีประสิทธิภาพสูงในการเปลี่ยนเซลลูโลสหรือกลูโคสเป็นกรดเลวูลินิก เนื่องจากการทำงานเสริมกันของตำแหน่งกรดลิวอิส (Lewis acid sites) จากโลหะเฮไลด์ และตำแหน่งกรดบรอนสเตด (Brønsted acid sites) จากซีโอไลต์
งานวิจัยนี้ได้นำวัสดุซีโอไลต์ที่มีโครงสร้างแบบ MWW ชนิด MCM-22 ที่มีการบรรจุโครเมียม (Cr) มาประยุกต์ใช้ในการผลิตกรดเลวูลินิกเป็นครั้งแรก โดยให้ผลได้ของกรดเลวูลินิกสูงถึง 73.2% และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ถึง 3 ครั้ง Cr/MCM-22 มีประสิทธิภาพในการผลิตกรดเลวูลินิกได้อย่างยอดเยี่ยม เนื่องด้วยสาเหตุสำคัญ 3 ข้อ ดังนี้
- ตำแหน่งกรดลิวอิส ที่ช่วยส่งเสริมการสลายตัวของสารชีวมวลและไอโซเมอไรเซชัน (Isomerization) ของกลูโคส
- ตำแหน่งกรดบรอนสเตด ที่ช่วยในการดึงหรือเติมโมเลกุลน้ำ (Dehydration and hydration) ในระหว่างขั้นตอนการสร้างกรดเลวูลินิก
- โครงสร้างรูพรุนระดับไมโครที่ช่วยส่งเสริมปฏิกิริยาโมเลกุลเดี่ยว (Unimolecular reactions)
Read this article: doi.org/10.1016/j.jcat.2021.12.019
