Нижче наведено Опис основних наукових результатів Інституту за 2020-2024 рр., які вносять суттєвий вклад в розвиток передової науки в Україні та світі в галузі сорбції, каталізу та нових джерел струму.
Розробки в напрямку сорбція були направлені, головним чином, на збереження стану навколишнього природного середовища. Зокрема, ряд іонообмінників було успішно випробувано на пілотній установці очищення трапних вод на ЧАЕС. Сорбенти на основі глинистих мінералів протестовано для вилучення ураніл-іонів з хвостосховища в Жовтих Водах. Розроблено біосорбційний композит Грандетокс для видалення пестицидів з грунтів. Проведені польові випробування Грандетоксу ( 1000 кг) на експериментальному полі 5000 м2 під посіви кукурудзи та цукрового буряка показали його ефективність для очищення грунту від пестицидів, вміст яких знизився на 70%. Зелена маса у вегетаційний період розвитку рослин збільшилась на 20-30%.
Розробки в напрямку каталіз позитивно вплинули на підвищення технологічного рівня вітчизняної нафтохімії. На замовлення ТОВ «Карпатнафтохім», в 2021 році впроваджено нову, першу в світі НРРОа технологію виробництва пропілен оксиду, що дозволило переробляти пропілен, який експортувався, в більш цінний пропілен оксид, виробництво якого планується розширити до 130 тис. т/рік з додатковим виробництвом дефіцитних поліолів. Розроблена спільно з ТОВ «Виробнича група Техінсервіс» перша в світі технологічна схема одержання мономерного вінілхлоріду на основі селективного високотемпературного хлорування етилену дасть змогу замінити зношений Вінноліт процес на ТОВ «Карпатнафтохім» з виключенням стадій хлорування етилену до дихлоретану та піролізу останнього до вінілхлоріду. Роботу призупинено в 2022 році на стадії виготовлення пілотної установки високотемпературного хлорування етилену до вінілхлоріду. Для впровадження на ТОВ «Карпатнафтохім», спільно з ТОВ «Виробнича група Техінсервіс», розроблено технологію рідинофазного гідрування піролізних С4-5 фракцій (до 60 тис.т/рік) на промисловому мідьвмісному каталізаторі з попереднім вилучення цінного 1,3-бутадієну.
Організація в нашій країні виробництва біодеструктуючих пакувальних матеріалів, замість поліетиленових пакетів, на основі полілактиду позитивно б вплинула на чистоту довкілля. Основою цього може стати запропонована нами технологія одержання лактиду з доступного “біодизельного” гліцерину. На сьогодні, спільно з ТОВ «Виробнича група Техінсервіс», розроблено проект установки для виробництва 1100 т мономерного лактиду/рік, який планується реалізувати після закінчення воєнного стану.
Застосування альтернативних методів (механохімія, сонохімія) до синтезу нанодисперсних складних оксидних сполук дозволило вперше одержати a-молібдат цинку у вигляді нанорозмірних голок, b-молібдат цинку у вигляді нанорозмірних стержнів, титанат кальцію у вигляді призматичних кристалів, молібдат вісмуту у вигляді нанорозмірних куль. Формування нанорозмірних сполук, на відміну їх мікрокристалічних форм, які одержують при застосуванні відомих методів синтезу, дозволяє запобігти використанню значної кількості розчинників, сурфактантів, активаторів та солей металів, що знижує навантаження на навколишнє середовище, а також суттєво покращити функціональні властивості матеріалів. Наприклад, a-молібдат цинку дозволяє одержувати оцтову кислоту з продуктивністю на рівні кращих закордонних аналогів (1,18 моль/(кг год) при окисненні етанолу; b-молібдат цинку є активним в одержанні оцтового альдегіду з етанолу, з виходом продукту 94%, що перевищує відомі світові аналоги та є перспективним для заміни промислового Вакер-процесу; титанат кальцію демонструє високі показники в процесі одержання водню з етанолу з виходом 84%; молібдат вісмуту є ефективним каталізатором дегідрування фракції крекінгу нафти з одержанням цінного 1.3-бутадієну. Розвинуто теоретичне підґрунтя для синтезу механохімічним методом наноструктур типу ядро-оболонка та синтезовані матеріали, в яких,наприклад, оболонкою є аморфний шар оксиду молібдену, а ядром – нанокристалічні діоксиди церію, цирконію та титану. Синтезовані наноструктури ядро-оболонка виявили перспективні властивості в каталітичних процесах окиснення етану та пропану до оцтової та акрилової кислоти, відповідно, а також бензолу до фенолу молекулярним киснем в газовій фазі, що не має аналогів в світі та може скласти конкуренцію промисловому куменовому способу.
Вперше в світі альтернативні методи використані для модифікації та синтезу ефективних фотокаталізаторів знешкодження органічних речовин, барвників, а також ряду медичних препаратів та гербіцидів при повній їх мінералізації у воді. Такі фотокаталізатори здатні працювати не лише при опроміненні УФ-світлом, але під дією видимого світла.
При розробці нових джерел струму увагу було приділено низькому внутрішньому опору, оскільки це забезпечує високу питому потужність та швидку зарядку з низьким тепловиділенням і може гарантувати безпеку користування. Найвищу питому потужність суперконденсаторів, виготовлених спільно с ТОВ Юнаско-Україна, підтверджено численними випробуваннями в різних центрах США та Європи. Гібридна технологія «суперконденсатор/літій-іонний акумулятор» ефективно поєднує в собі переваги обох технологій і демонструє питому енергію 55-60 Вт·год/кг з кількістю глибоких циклів заряду-розряду понад 30 тисяч і 100%-ну зарядку за 6 хвилин.
