Llwybr Gwyrddach at Gynhyrchu Nylon

Mae ymchwil gan wyddonwyr o Brifysgol Caerdydd a allai leihau’r allyriadau nwyon tŷ gwydr sy’n deillio o’r sector synthesis cemegol, yn sylweddol felly, wedi cyrraedd y rhestr fer ar gyfer Gwobr Fyd-eang IChemE.

Mae tîm Canolfan Max-Planck-Caerdydd – Hanfodion Catalysis Heterogenaidd (FUNCAT), wedi rhannu gwybodaeth am ddull newydd sbon o greu cyclohecsanon ocsim – deunydd sy’n rhag-gynnyrch i’r deunydd plastig Nylon-6.

Yn ddeunydd adeiladu allweddol a ddefnyddir yn y diwydiannau modurol, awyrennau, electronig, dillad a meddygol, disgwylir i 9M tunnell o Nylon-6 gael ei gynhyrchu yn flynyddol erbyn y flwyddyn 2024; mae hyn wedi sbarduno gwyddonwyr i chwilio am ffyrdd gwyrddach, mwy cynaliadwy o gynhyrchu cyclohecsanon ocsim.

Cydnabyddir yn eang mai Gwobrau Byd-eang IChemE, a gynhelir yn Birmingham ar 30 Tachwedd, yw gwobrau peirianneg gemegol mwyaf mawreddog y byd. Mae gwaith Caerdydd A Greener Route to Nylon Production, sydd ar restr fer y Wobr Prosiect Ymchwil, yn cydnabod y partneriaid UBE Corporation yn Japan a Phrifysgol Jiao Tong, Tsieina.

Dyma a ddywedodd prif awdur yr astudiaeth, Dr Richard Lewis yng Nghanolfan Max Planck Caerdydd – Hanfodion Catalysis Heterogenaidd, yn Sefydliad Catalysis Caerdydd: “Rydym wrth ein bodd bod ein gwaith wedi cael ei gydnabod gan IChemE am ei botensial i greu newid mawr i gemeg ocsideiddio diwydiannol. Mae ein prosiect yn dangos yn glir sut y gall cydweithio rhwng y byd academaidd a diwydiannol wella’n sylweddol ar dechnolegau o’r radd flaenaf, gan greu arbedion sylweddol o ran costau a lleihau allyriadau nwyon tŷ gwydr sy’n deillio o broses ddiwydiannol fawr.”

Ar hyn o bryd, cynhyrchir cylchohecsanon ocsim yn ddiwydiannol drwy broses sy'n cynnwys hydrogen perocsid (H₂O₂), amonia (NH₃) a chatalydd o'r enw titanosilicad-1 (TS-1).

Mae angen i'r H₂O₂ a ddefnyddir yn y broses gemegol hon gael ei grynhoi, ei gludo ac yna ei wanhau cyn ei ddefnyddio mewn adwaith cemegol, ac mae hyn yn gwastraffu llawer iawn o egni. Yn yr un modd, yn aml mae angen tynnu'r gweithredyddion sefydlogi a ddefnyddir i gynyddu oes H₂O₂ cyn cael y cynnyrch terfynol, gan arwain at gostau amgylcheddol pellach.

Er mwyn mynd i'r afael â'r mater hwn, mae'r tîm wedi dyfeisio dull, sef syntheseiddio H₂O₂ yn y fan a'r lle o ffrydiau gwanedig o hydrogen ac ocsigen, gan ddefnyddio catalydd sy'n cynnwys nanoronynnau paladiwm aur (AuPd) sydd naill ai'n cael eu llwytho'n uniongyrchol i’r TS-1 neu i gludwr eilaidd. Mae'r dechnoleg a ddatblygwyd gan dîm Caerdydd yn cynnig opsiwn sy’n herio perfformiad y dull diwydiannol presennol ac , am y tro cyntaf, mae wedi datgysylltu synthesis prif gemegyn nwydd o'r llwybr diwydiannol at H₂O₂, gan sicrhau gostyngiadau sylweddol mewn costau deunyddiau.

Prifysgol Caerdydd oedd yn arwain yr astudiaeth ar y cyd ag UBE Corporation, Prifysgol Shanghai Jiao Tong, Research Complex yn Harwell, Prifysgol Caerfaddon a Phrifysgol Lehigh.