Symleiddio catalyddion aur gyda thechneg newydd

Mae gwyddonwyr o Brifysgol Caerdydd wedi creu dull newydd a syml o greu catalyddion o fetelau gwerthfawr, gan ddangos mai aur yw’r mwyaf sefydlog ac effeithlon ohonynt i gyd o hyd.

Catalysis yw'r broses o gyflymu adweithiau cemegol er mwyn gwneud cynhyrchion yn rhatach, glanach, mwy diogel a mwy cynaliadwy. Amcangyfrifir bod angen catalydd ar 85 y cant o gynhyrchion y byd rywbryd yn ystod eu cyfnod cynhyrchu.

Er bod aur yn cael ei ystyried yn ddeunydd eithaf anadweithiol, mae gwaith arloesol o dan arweiniad yr Athro Graham Hutchings o Sefydliad Catalysis Caerdydd wedi dangos ei fod mewn gwirionedd yn gatalydd effeithlon iawn mewn adweithiau penodol.

Un adwaith o’r fath yw cynhyrchu finyl clorid monomer (VCM) - prif gynhwysyn PVC.

O ganlyniad i waith arloesol y tîm, mae'r catalydd aur bellach wedi'i fasnacheiddio gan gwmni cemegau blaenllaw Johnson Matthey, ac mae'n cael ei gynhyrchu mewn adweithydd pwrpasol yn Shanghai, Tsieina.

Mae amcangyfrifon cyfredol yn awgrymu y gellir gweithgynhyrchu dros 20 miliwn tunnell o finyl clorid bob blwyddyn drwy ddefnyddio'r catalydd aur.

Yn fwy pwysig, mae’r catalydd aur wedi disodli catalydd mercwri gwenwynig a ddefnyddiwyd ar gyfer yr adwaith hwn yn flaenorol. Roedd y catalydd hwnnw nid yn unig yn hynod niweidiol i’r amgylchedd, ond hefyd yn cael ei restru fel bygythiad i iechyd dynol gan Sefydliad Iechyd y Byd (WHO).

Mae confensiwn Minamata a gadarnhawyd yn ddiweddar gan Sefydliad Iechyd y Byd, yn nodi bod rhaid i’r holl gynhyrchwyr VCM newydd ddefnyddio catalyddion heb fercwri, a chyn bo hir bydd angen i’r holl gynhyrchwyr diwydiannol presennol newid i fod yn rhai di-fercwri.

Mewn astudiaeth newydd a gyhoeddwyd heddiw yn Nature Chemistry, mae’r tîm wedi datblygu dull newydd syml ar gyfer creu’r catalydd aur gan ddefnyddio aseton fel toddydd, sy’n un o’r prif gynhwysion.

Arweiniodd y dull at greu catïonau aur mono-wasgaredig ar y catalydd, ac felly mae’r aur yn bodoli mewn un safle’n unig. Ar y cyd â’r Athro Kiely ym Mhrifysgol Lehigh yn yr Unol Daleithiau a chan ddefnyddio technegau priodweddu uwch, nodir mai’r catïonau aur un safle hyn yw’r rhywogaeth weithredol, a’u bod hefyd yn sefydlog iawn o dan amodau adweithio

Ar ben hynny, gellid defnyddio’r dull newydd i gynhyrchu catalyddion o fetelau gwerthfawr eraill gan gynnwys platinwm, paladiwm a rwtheniwm. Mae’r metelau hyn oll hefyd yn edrych yn addawol o ran cynhyrchu VCM ac yn cael eu paratoi fel catalyddion un safle.

Fodd bynnag, o’i gymharu ag aur ar gyfer yr adwaith penodol hwn, roedd y canlyniadau’n dangos mai aur oedd y catalydd mwyaf sefydlog ac actif.

Wrth drafod y canfyddiadau, dywedodd yr Athro Graham Hutchings: “Mae creu catalyddion un safle wedi bod yn dasg anodd ers tro. Er hyn, rydym wedi cyflwyno dull llawer symlach sy’n creu’r safleoedd unigol hyn ac mae modd ei ddefnyddio i greu ystod eang o gatalyddion eraill.

“Gyda lwc, gall y gwaith hwn symud ein gwaith arloesol ar ddatblygu catalyddion yn ei flaen er mwyn cynhyrchu VCM, gan felly waredu’r defnydd o fercwri sy’n peri risg ddifrifol iawn i’r amgylchedd ac i iechyd dynol.”