211service.com
Tworzywa sztuczne z cukru
Badacze w Krajowe Laboratorium Północno-Zachodniego Pacyfiku (PNNL) opracowali łatwą i niedrogą metodę bezpośredniego przekształcania glukozy w substancję chemiczną, którą można wykorzystać do produkcji poliestru i innych tworzyw sztucznych, chemikaliów przemysłowych, a nawet paliw.
Synteza cukru: Naukowcy z Pacific Northwest National Laboratory podjęli ważny krok w kierunku stworzenia cukrów pochodzenia roślinnego, które mają zastąpić związki ropopochodne, które są obecnie używane do produkcji poliestru i innych tworzyw sztucznych, chemikaliów przemysłowych i paliw. Opracowali łatwy i niedrogi proces katalityczny do bezpośredniego przekształcania glukozy we wszechstronny surowiec chemiczny.
Ropa naftowa jest powszechnie wykorzystywana do produkcji tworzyw sztucznych i różnych produktów chemicznych, takich jak nawozy i rozpuszczalniki. Ale naukowcy próbują znaleźć prosty i niedrogi sposób na przekształcenie cukrów, w tym glukozy i fruktozy, w roślinach w związki, które mogą zastąpić surowce naftowe. Jeśli taka technologia się powiedzie, mogłaby wykorzystać substancję chemiczną wykonaną z kukurydzy, ziemniaków, a nawet trawy, aby zastąpić te pochodzące z oleju.
Podczas gdy poprzednie badania wykazały różne sposoby chemicznego przekształcania fruktozy i glukozy w półprodukty z tworzyw sztucznych, a nawet w paliwa, te procesy konwersji są skomplikowane i kosztowne i są skuteczne tylko w przypadku przekształcania fruktozy. Glukoza jest znacznie bardziej powszechnym cukrem, ponieważ może pochodzić bezpośrednio ze skrobi i celulozy, które są obfite w materiał roślinny. Mówi się, że głównym wąskim gardłem było wykorzystanie najobficiej występującego w przyrodzie składnika budulcowego, jakim jest glukoza Z. Conrad Zhang , naukowiec z Instytutu Katalizy Międzyfazowej PNL, który kierował pracami.
Zhang i jego koledzy opracowali proces katalizy, aby przekształcić cukry w związek organiczny zwany hydroksymetylofurfuralem lub HMF, który można przekształcić w poliester i paliwo podobne do oleju napędowego. Technika, którą badacze opisują w zeszłym tygodniu Nauka , daje prawie 90 procent HMF z fruktozy i 70 procent z glukozy.
Wydajność z fruktozy jest podobna do tej zgłaszanej w przeszłości przez inne grupy badawcze, mówi Zhang. Twierdzi jednak, że jego proces jest prostszy, wymaga mniejszej liczby kroków, co czyni go bardziej opłacalnym. Wcześniejsze metody wykorzystywały katalizator kwasowy, a reakcje chemiczne zachodzą w roztworze na bazie wody, wytwarzając wysoki poziom zanieczyszczeń. Zamiast roztworu wodnego naukowcy z PNL stosują rozpuszczalniki znane jako ciecze jonowe, a jako katalizatory stosują chlorki metali. Wynikająca reakcja chemiczna daje prawie czysty HMF, eliminując koszty oczyszczania, mówi Zhang.
Po wypróbowaniu różnych chlorków metali naukowcy odkryli, że chlorek chromu jest najlepszym katalizatorem glukozy. Pobiera najwięcej HMF z glukozy i działa w temperaturach 80 °C dla fruktozy i 100 °C dla glukozy.
Zdolność do wytwarzania HMF bezpośrednio z glukozy i ze stosunkowo wysokimi wydajnościami zwróciła uwagę niektórych ekspertów. Nowa technika to krok we właściwym kierunku, mówi Leo Manzer, prezes Wgląd katalityczny , firma konsultingowa z siedzibą w Wilmington, DE. To, czego ludzie szukają, to tańszy surowiec i dobry sposób na wytwarzanie HMF, mówi. To bardzo wyjątkowy, niezwykły system, który odkrył [Zhang].
Ostatecznym celem będzie zbudowanie ekonomicznego reaktora, który będzie przetwarzał biomasę celulozową, taką jak trawa i łodygi roślin, na HMF. Zhang mówi, że jego zespół badawczy już pracuje nad metodą bezpośredniego wykorzystania celulozy. Jak jednak mówi, pierwszym krokiem będzie opracowanie komercyjnego procesu przekształcania glukozy w HMF, co potrwa kilka lat.