成功地减少化学制造业对环境的影响依赖于找到一种更环保的方法来制造常见和大量消耗的化合物的化学基石。
众所周知，制造过程对环境的影响最大，影响也最强烈，化学制造业在能源消耗和排放方面都名列前茅。虽然由于化学制品在日常生活中的大规模使用，这是有道理的，但为了可持续发展，还有很多地方需要改进。
通过关注可再生能源和制造一些最常用化合物的化学构件的替代方法，研究人员希望通过一些绿色创新来减少化学制造业的足迹。
研究人员在10月7日的《美国化学学会杂志》上发表了他们的研究结果。
这项研究的主要焦点是环胺，因为它们是精细化学品最重要的组成部分。这些化合物排列成一个环，在这种情况下，有一个氮原子。其中的明星之一是吡啶，它让位于哌啶，一种环胺，在精细化工工业中至关重要。
例如，哌啶为许多材料提供了框架，例如fda批准的药物、杀虫剂和许多人生活中使用的日常材料。
向含氮环胺中添加氢的典型方法包括使用氢气作为质子和电子源。加氢过程依赖于甲烷蒸汽重整获得的氢，甲烷是一种主要的温室气体。
这种方法不仅能源密集，而且还占全球二氧化碳排放量的3%左右。这个过程也高度依赖化石燃料，需要大量的能源。幸运的是，研究人员通过开发阴离子交换膜(AEM)电解器找到了解决这个问题的方法。
AEM电解槽允许不同种类的吡啶在环境温度和压力下加氢，而不必像传统方法那样使用酸性添加剂。电解槽的作用是把水分解成它的组成部分，原子氢和原子氧。得到的氢原子随后被加入到环状化合物中。
AEM电解槽还展示了与其他含氮芳烃的良好通用性，使其成为广泛应用的有前途的途径。此外，通过开发一种可以在环境温度和压力下使用的方法，该过程所需的电能大大减少。
该研究的第一作者、横滨国立大学的研究员Naoki Shida说:“这种方法为制药和精细化学品的工业规模应用提供了巨大的潜力，有助于减少碳排放和推进可持续化学。”
这一过程使用水和可再生电力作为能源，与传统方法对化石燃料的依赖形成对比。该方法的效率没有受到影响，大规模产率为78%，进一步证实了该技术具有合理的可扩展性。
在电解过程中可能遇到的一个问题是电池电压的增加，但这可以通过改进AEM来缓解，或者最好是设计一个专门考虑有机电合成的AEM。
电催化加氢技术要想流行起来并发挥作用，就需要达到工业规模，供制药和精细化工企业使用。该技术应用越多，越容易过渡到其他含氮芳香族化合物，进一步体现了电催化加氢工艺的实用性。
理想情况下，这种方法将成为化学工业中使用的传统方法的替代方案，并最终减少化学制造业留下的总体碳足迹。
日本同步辐射研究所使这项研究成为可能。
