Ny metode muliggør storskalaproduktion af biobaserede plastikflasker

Forskere har opdaget en ny metode til at syntetisere furan-2, 5-dicarboxylsyre (FDCA) i et højt udbytte fra et glucosederivat af non-food plantecellulose, baner vejen for at erstatte petroleumsafledt terephthalsyre med biomaterialer i plastflaskeapplikationer.

Den kemiske industri er under pres for at etablere energieffektive kemiske procedurer, der ikke genererer biprodukter, og brug af vedvarende ressourcer, hvor det er muligt. Forskere mener, at hvis ressourcer fra non-food planter kan bruges uden at belaste miljøet, det vil hjælpe med at opretholde eksisterende sociale systemer.

Det er blevet rapporteret, at forskellige nyttige polymerer kan syntetiseres ud fra 5-(hydroxymethyl)furfural (HMF), det biomateriale, der er brugt i denne undersøgelse. Et højt udbytte af FDCA kan opnås, når HMF oxideres i en fortyndet opløsning under 2 vægtprocent (vægtprocent) med forskellige understøttede metalkatalysatorer. Imidlertid, en stor anstødssten for industriel anvendelse ligger i brugen af ​​en koncentreret opløsning på 10-20 vægtprocent, som er afgørende for effektiv og skalerbar produktion af FDCA i den kemiske industri. Når HMF blot blev oxideret i en koncentreret opløsning (10 vægtprocent), FDCA-udbyttet var kun omkring 30 procent, og en stor mængde faste biprodukter blev dannet samtidigt. Dette skyldes komplekse sidereaktioner induceret fra HMF selv.

I undersøgelsen offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition , et japansk-hollandsk forskerhold ledet af lektor Kiyotaka Nakajima ved Hokkaido University og professor Emiel JM Hensen ved Eindhoven University of Technology lykkedes med at undertrykke sidereaktionerne og producere FDCA med høje udbytter fra koncentrerede HMF-opløsninger (10~20 vægtprocent) uden at - Produktdannelse. Specifikt, de acetaliserede først HMF med 1, 3-propandiol for at beskytte biprodukt-inducerende formylgrupper og derefter oxideret HMF-acetal med en understøttet Au-katalysator.

Omkring 80 procent af 1, 3-propandiol brugt til at beskytte formylgrupper kan genbruges til de efterfølgende reaktioner. Ud over, drastisk forbedring af substratkoncentrationen reducerer mængden af ​​opløsningsmidler, der bruges i produktionsprocessen. Kiyotaka Nakajima siger "Det er væsentligt, at vores metode kan reducere det samlede energiforbrug, der kræves til komplekse oparbejdningsprocesser for at isolere reaktionsproduktet."

"Disse resultater repræsenterer et betydeligt fremskridt i forhold til det nuværende stade, overvinde en iboende begrænsning af oxidationen af ​​HMF til en vigtig monomer til biopolymerproduktion. Kontrol af formylgruppens reaktivitet kunne åbne døren for produktion af råvarekemikalier fra sukkerbaserede biomaterialer, " siger Kiyotaka Nakajima. Denne undersøgelse blev udført i fællesskab med Mitsubishi Chemical Corporation.

Forskere har opdaget en ny metode til at syntetisere furan-2, 5-dicarboxylsyre (FDCA) i et højt udbytte fra et glucosederivat af non-food plantecellulose, baner vejen for at erstatte petroleumsafledt terephthalsyre med biomaterialer i plastflaskeapplikationer.

Den kemiske industri er under pres for at etablere energieffektive kemiske procedurer, der ikke genererer biprodukter, og brug af vedvarende ressourcer, hvor det er muligt. Forskere mener, at hvis ressourcer fra non-food planter kan bruges uden at belaste miljøet, det vil hjælpe med at opretholde eksisterende sociale systemer.

Det er blevet rapporteret, at forskellige nyttige polymerer kan syntetiseres ud fra 5-(hydroxymethyl)furfural (HMF), det biomateriale, der er brugt i denne undersøgelse. Et højt udbytte af FDCA kan opnås, når HMF oxideres i en fortyndet opløsning under 2 vægtprocent (vægtprocent) med forskellige understøttede metalkatalysatorer. Imidlertid, en stor anstødssten for industriel anvendelse ligger i brugen af ​​en koncentreret opløsning på 10-20 vægtprocent, som er afgørende for effektiv og skalerbar produktion af FDCA i den kemiske industri. Når HMF blot blev oxideret i en koncentreret opløsning (10 vægtprocent), FDCA-udbyttet var kun omkring 30 procent, og en stor mængde faste biprodukter blev dannet samtidigt. Dette skyldes komplekse sidereaktioner induceret fra HMF selv.

I undersøgelsen offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition , et japansk-hollandsk forskerhold ledet af lektor Kiyotaka Nakajima ved Hokkaido University og professor Emiel JM Hensen ved Eindhove University of Technology lykkedes med at undertrykke sidereaktionerne og producere FDCA med høje udbytter fra koncentrerede HMF-opløsninger (10~20 vægtprocent) uden at - Produktdannelse. Specifikt, de acetaliserede først HMF med 1, 3-propandiol for at beskytte biprodukt-inducerende formylgrupper og derefter oxideret HMF-acetal med en understøttet Au-katalysator.

Omkring 80 procent af 1, 3-propandiol brugt til at beskytte formylgrupper kan genbruges til de efterfølgende reaktioner. Ud over, drastisk forbedring af substratkoncentrationen reducerer mængden af ​​opløsningsmidler, der bruges i produktionsprocessen. Kiyotaka Nakajima siger "Det er væsentligt, at vores metode kan reducere det samlede energiforbrug, der kræves til komplekse oparbejdningsprocesser for at isolere reaktionsproduktet."

"Disse resultater repræsenterer et betydeligt fremskridt i forhold til det nuværende stade, overvinde en iboende begrænsning af oxidationen af ​​HMF til en vigtig monomer til biopolymerproduktion. Kontrol af formylgruppens reaktivitet kunne åbne døren for produktion af råvarekemikalier fra sukkerbaserede biomaterialer, " siger Kiyotaka Nakajima. Denne undersøgelse blev udført i fællesskab med Mitsubishi Chemical Corporation.