Grøn plastproduktion gjort let

En et-trins metode muliggør skalerbar og mere miljøvenlig produktion af planteafledte plastmonomerer, bane vejen for masseproduktion af et bæredygtigt alternativ til petroleumsbaserede materialer.

Et internationalt hold, herunder Kiyotaka Nakajima fra Hokkaido University, Japan, og Emiel Hensen fra Eindhoven University of Technology, Holland, har udviklet en energieffektiv metode til at syntetisere bioplastiske ingredienser. Den nye teknologi vil bidrage til realiseringen af ​​bæredygtige 'grønne produkter', såsom helt biobaserede drikkevareflasker. Denne undersøgelse blev udført i fællesskab med Mitsubishi Chemical Corporation, og resultaterne blev offentliggjort i ACS katalyse .

Biobaseret plast dukker op som næste generations materiale og forventes at erstatte petroleumsafledt plast. En plante-afledt polyester, kaldet polyethylenfuranoat (PEF), er en lovende 100 % vedvarende energibaseret polymer afledt af planter, der kan erstatte plastindustriens gigant, polyethylenterephthalat (PET), på grund af dets bedre fysiske, mekaniske og termiske egenskaber. Imidlertid, realisering af PEF-produktion i stor skala er alvorligt hæmmet af en ineffektiv produktion af monomererne.

Aerob oxidation af et biomasse-afledt substrat kaldet HMF i methanol og ethylenglycol producerer monomerer kaldet MFDC og HEFDC, henholdsvis. De er anerkendt som afgørende monomerer i fremstillingen af ​​PEF, fordi polymerisering af MFDC med ethylenglycol eller selvkondensering af HEFDC kan give PEF af høj kvalitet (figur 1).

Imidlertid, MFDC-produktion er hidtil udelukkende blevet undersøgt for fortyndede HMF-opløsninger, og mere ønskværdige ruter til fremstilling af HEFDC er i øjeblikket upraktiske, fordi et højt udbytte af monomeren ikke kan produceres effektivt. Denne begrænsning kan tilskrives de meget reaktive formyl (-CHO) grupper i HMF, som er involveret i kraftige bivirkninger, især i koncentrerede opløsninger:kemisk omdannelse i koncentrerede HMF-opløsninger, der sigter mod storskalaproduktion af råvarekemikalier, ledsages af dannelsen af ​​enorme mængder af faste biprodukter.

Nakajima, Hensen, og deres kolleger udviklede tidligere en mere stabil forbindelse kaldet HMF-acetal (figur 1). De har nu undersøgt anvendeligheden af ​​HMF-acetal og fundet ud af, at 80-95% af HMF-acetal i en koncentreret opløsning (10-20 vægt%) med succes kan omdannes til MFDC og HEFDC med en guld nanopartikelkatalysator. De nuværende resultater repræsenterer et betydeligt fremskridt i forhold til den nuværende teknologiske udvikling, overvinde en iboende begrænsning af HMF-oxidationen til vigtige monomerer til biopolymerproduktion. Forskerne bemærker, at denne metode har "mindre reaktionstrin, og brugen af ​​stærkt koncentrerede løsninger vil kræve mindre energi end konventionelle processer."

Forskerne forventer, at den nye teknik ikke kun vil forbedre gennemførligheden af ​​kommerciel PEF-produktion i den kemiske industri, men også bidrage til at fremme en mere allestedsnærværende brug af bioplast, samt give indsigt til udvikling af andre biobaserede kemiske anvendelser fra forskellige biomasseafledte kulhydrater.