بیوپلاستیکتولید در مقیاس وسیع

روشی نوین در تولید بطری‌های پلاستیکی زیست‌بنیان در مقیاس وسیع

پژوهشگران دانشگاه‌های هوکایدو (Hokkaido) و ایندهوون (Eindhoven) روش جدیدی برای سنتز فوران-5،2-دی‌کربوکسیلیک اسید (FDCA) از گلوکز مشتق شده از سلولز غیرخوراکی گیاهی کشف کرده‌اند. آن‌ها با تغلیظ محلول‌های HMF مورد استفاده، موفق به توقف واکنش‌های جانبی در روند تولید FDCA در مقیاس وسیع و بازده‌ بالا شدند. این کشف در برنامه‌های کاربردی بطری‌های پلاستیکی، مسیری جهت جایگزینی ترفتالیک اسید حاصل از نفت با مواد زیستی گشوده است.


صنایع شیمیایی در زمینه فراهمی روش‌های شیمیایی کارآمد و با صرفه انرژی، همراه با عدم تولید محصولات جانبی و در صورت امکان استفاده از منابع تجدیدپذیر همواره تحت فشار هستند. دانشمندان بر این باورند که استفاده از منابع گیاهی غیرخوراکی بدون اعمال فشار بر محیط زیست سبب حفظ و بقاء سیستم‌های موجود در جامعه می‌شود. بر اساس گزارش‌ها، پلیمرهای مفید متنوعی می‌توان از 5- (هیدروکسی متیل) فورفورال (HMF) -مواد زیستی مورد استفاده در این مطالعه- سنتز کرد.

تنها در صورت اکسید HMF در محلول رقیق زیر 2 درصد وزنی (wt٪) با کمک کاتالیست‌های فلزی مختلف، FDCA با بازده بالا حاصل می‌شود. این در حالی است که این مانع عمده برای کاربرد صنعتی یعنی استفاده از محلول غلیظ 10 تا 20 درصد وزنی برای تولید کارآمد و مقیاس‌پذیر FDCA در صنایع شیمیایی ضروری است. اگرچه HMF به سادگی در محلول غلیظ (10 درصد وزنی) اکسید می‌شود. اما بازده FDCA تنها حدود 30 درصد و همراه با تشکیل مقادیر زیادی محصولات جانبی جامد حاصل از واکنش‌های پیچیده جانبی ناشی از خود HMF است.

در مقاله منتشر شده در مجله بین‌المللی Angewandte Chemie، تیم تحقیقاتی ژاپن- هلند به رهبری پروفسور کیوتاکا ناکاجیما (Kiyotaka Nakajima) در دانشگاه هوکایدو و پروفسور امیل جی.ام. هنسن (Emiel J.M. Hensen) در دانشگاه فناوری ایندهوون و با همکاری شرکت شیمیایی میتسوبیشی، موفق به متوقف‌سازی واکنش‌های جانبی و تولید FDCA با بازده‌های بالا از محلول‌های غلیظ (HMF (10 تا 20 درصد وزنی بدون تشکیل محصولات جانبی شدند.

آن‌ها ابتدا برای محافظت از گروه‌های فرمیل محرک تولید محصول جانبی، HMF را با 3،1- پروپان‌دیول استاله کردند. سپس HMF- استال با یک کاتالیزور طلا (Au) پوشش شده اکسید شد. حدود 80 درصد از 3،1- پروپان‌دیول به‌ کار رفته جهت محافظت از گروه‌های فرمیلی را می‌توان برای واکنش‌های بعدی مورد استفاده مجدد قرار داد. به‌علاوه، بهبود قابل توجه در غلظت سوبسترا، مقدار حلال‌های مورد استفاده در فرآیند تولید را کاهش می‌دهد.

به گفته کیوتاکا ناکاجیما : “این روش قادر است مصرف انرژی کل مورد نیاز برای فرایندهای جداسازی پیچیده جهت خالص‌سازی محصول واکنش را در حد قابل توجهی کاهش دهد. از سوی دیگر، روش‌های معمول با تشکیل فراورده‌های جانبی، تولید FDCA را در مقیاس وسیع دشوار می‌سازند، در حالی‌که در این روش، FDCA به صورت کارآمد، مؤثر و بدون تشکیل محصولات جانبی تولید می‌شود.”

در انتها وی افزود : “این نتایج نشان‌دهنده پیشرفتی قابل ملاحظه نسبت به وضعیت کنونی صنعت، به سبب غلبه بر محدودیت ذاتی اکسیداسیون HMF به عنوان مونومری مهم جهت تولید پلیمرزیستی است. کنترل واکنش‌پذیری گروه فرمیلی می‌تواند راه‌گشای مسیری برای تولید کالاهای شیمیایی از مواد زیستی برپایه شکر باشد.”

منبع خبر
لینک مقاله

برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نوشته‌های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سـی یـک + = سـی نـه

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن
بستن