Международная команда, в которую входят Киётака Накаджима из Университета Хоккайдо, Япония, и Эмиэль Хенсен из Технологического университета Эйндховена, Нидерланды, разработали энергоэффективный метод синтеза биопластических ингредиентов. Новая технология будет способствовать реализации экологически чистых продуктов, таких как бутылки для напитков на полностью биологической основе.
Это исследование было проведено совместно с Mitsubishi Chemical Corporation, и результаты были опубликованы в ACS Catalysis.
Пластмассы на биологической основе появляются как материал следующего поколения, и ожидается, что они заменят пластмассы, полученные из нефти. Полиэфир растительного происхождения, называемый полиэтиленфураноатом (PEF), представляет собой многообещающий полимер на 100% возобновляемой основе, полученный из растений, который может заменить гигант пластмассовой промышленности, полиэтилентерефталат (ПЭТ), благодаря своим лучшим физическим, механическим и термическим свойствам. характеристики. Однако реализация крупномасштабного производства PEF серьезно затруднена из-за неэффективного производства мономеров.
Аэробное окисление полученного из биомассы субстрата, называемого HMF, в метаноле и этиленгликоле дает мономеры, называемые MFDC и HEFDC соответственно. Они признаны ключевыми мономерами при производстве PEF, потому что полимеризация MFDC с этиленгликолем или самоконденсация HEFDC может дать PEF высокого качества.
Однако производство MFDC до сих пор изучается исключительно для разбавленных растворов HMF, и более желательные пути производства HEFDC в настоящее время нецелесообразны, поскольку высокий выход мономера не может быть получен эффективно.
Это ограничение может быть связано с высокореакционноспособными формильными (-CHO) группами в HMF, которые участвуют в тяжелых побочных реакциях, особенно в концентрированных растворах: химическое превращение в концентрированных растворах HMF, предназначенное для крупномасштабного производства товарных химикатов, сопровождается образование огромного количества твердых побочных продуктов.
Накадзима, Хенсен и их коллеги ранее разработали более стабильное соединение под названием HMF-ацеталь. Теперь они исследовали применимость HMF-ацетала и обнаружили, что 80-95% HMF-ацеталь в концентрированном растворе (10-20 мас.%) Можно успешно преобразовать в MFDC и HEFDC с помощью катализатора из наночастиц золота. Настоящие результаты представляют собой значительный прогресс по сравнению с текущим уровнем техники, преодолевая внутреннее ограничение окисления HMF важными мономерами для производства биополимеров.
Исследователи отмечают, что в этом методе «меньше стадий реакции, а использование высококонцентрированных растворов потребует меньше энергии, чем обычные процессы."
Исследователи ожидают, что новый метод не только улучшит возможность коммерческого производства PEF в химической промышленности, но также поможет продвинуть более повсеместное использование биопластиков, а также даст представление о разработке других биохимических применений из различной биомассы. -производные углеводы.