Para peneliti telah mengembangkan katalis berbasis emas yang mencapai hasil tinggi asetaldehida dari bioetanol pada suhu lebih rendah daripada tolok ukur sebelumnya. Inovasi ini, yang melibatkan campuran emas, mangan, dan tembaga, mengungguli rekor satu dekade sambil mempromosikan keberlanjutan. Kemajuan ini dapat membuat produksi bahan kimia industri kunci lebih ramah lingkungan.
Asetaldehida berfungsi sebagai bahan bangunan vital dalam manufaktur, khususnya untuk plastik dan farmasi. Secara tradisional, diproduksi melalui proses oksidasi Wacker berbasis etilena, yang mahal dan membebani lingkungan. Pendekatan lebih hijau melibatkan oksidasi selektif bioetanol, meskipun katalis sebelumnya kesulitan menyeimbangkan aktivitas dan selektivitas, sering kali menghasilkan kurang dari 90% asetaldehida.
Lebih dari satu dekade lalu, ilmuwan termasuk Peng Liu dan Emiel J.M. Hensen memperkenalkan katalis Au/MgCuCr2O4 yang mencapai hasil lebih dari 95% pada 250°C dan stabil selama lebih dari 500 jam. Tonggak ini, dirinci dalam studi 2013-2017, menyoroti interaksi Au0-Cu+ kunci tetapi meninggalkan tantangan dalam menciptakan versi non-toksik yang beroperasi pada suhu lebih rendah.
Dalam penelitian terbaru, tim yang dipimpin Prof. Peng Liu dari Huazhong University of Science and Technology dan Prof. Emiel J.M. Hensen dari Eindhoven University of Technology memajukan bidang ini. Mereka merancang katalis perovskit Au/LaMnCuO3, memvariasikan rasio mangan-tembaga melalui proses pembakaran sol-gel diikuti pelapisan nanopartikel emas. Varian optimal, Au/LaMn0.75Cu0.25O3, memberikan hasil 95% asetaldehida pada 225°C dan stabil selama 80 jam.
Konsentrasi tembaga lebih tinggi menurunkan kinerja, karena tembaga kehilangan status aktif selama reaksi. Analisis komputasional menggunakan teori fungsional densitas dan pemodelan mikrokinetik mengungkap bahwa doping tembaga dalam struktur LaMnO3 menciptakan situs aktif dekat partikel emas. Situs ini memfasilitasi interaksi oksigen dan etanol, menurunkan hambatan energi untuk reaksi.
Temuan, diterbitkan di Chinese Journal of Catalysis (2025, jilid 75, halaman 34), menekankan nilai penyetelan komposisi presisi untuk efisiensi dan stabilitas dalam produksi kimia berkelanjutan. Bahan disediakan oleh Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences.
