211service.com
Kunststoffen uit suiker
Onderzoekers bij Nationaal laboratorium Pacific Northwest (PNNL) hebben een gemakkelijke, goedkope methode bedacht om glucose direct om te zetten in een chemische stof die kan worden gebruikt om polyester en andere kunststoffen, industriële chemicaliën en zelfs brandstoffen te maken.
Suikersynthese: Onderzoekers van het Pacific Northwest National Laboratory hebben een belangrijke stap gezet in de richting van het doel van plantaardige suikers ter vervanging van de op aardolie gebaseerde verbindingen die momenteel worden gebruikt om polyester en andere kunststoffen, industriële chemicaliën en brandstoffen te maken. Ze hebben een eenvoudig, goedkoop katalytisch proces ontwikkeld om glucose direct om te zetten in een veelzijdige chemische grondstof.
Aardolie wordt veel gebruikt voor het maken van kunststoffen en verschillende chemische producten, zoals meststoffen en oplosmiddelen. Maar onderzoekers proberen een eenvoudige en betaalbare manier te vinden om de suikers, waaronder glucose en fructose, in planten om te zetten in verbindingen die aardoliegrondstoffen kunnen vervangen. Indien succesvol, kan een dergelijke technologie een chemische stof gebruiken die is gemaakt van maïs, aardappelen en zelfs gras ter vervanging van degenen die zijn afgeleid van olie.
Hoewel eerdere studies verschillende manieren hebben aangetoond om fructose en glucose chemisch om te zetten in plastic tussenproducten en zelfs brandstoffen, zijn deze omzettingsprocessen gecompliceerd en kostbaar en alleen efficiënt voor het omzetten van fructose. Glucose is een veel voorkomende suiker omdat het rechtstreeks kan worden verkregen uit zetmeel en cellulose, beide overvloedig aanwezig in plantaardig materiaal. Het belangrijkste knelpunt was het gebruik van de meest voorkomende bouwsteen van de natuur, namelijk glucose, zegt Z. Conrad Zhang , een wetenschapper bij PNL's Institute for Interfacial Catalysis, die het werk leidde.
Zhang en zijn collega's hebben een katalyseproces ontwikkeld om de suikers om te zetten in een organische verbinding genaamd hydroxymethylfurfural, of HMF, die kan worden omgezet in polyester en een dieselachtige brandstof. De techniek, die de onderzoekers in de vorige week beschrijven Wetenschap , levert bijna 90 procent HMF op uit fructose en 70 procent uit glucose.
De opbrengst van fructose is vergelijkbaar met die in het verleden gerapporteerd door andere onderzoeksgroepen, zegt Zhang. Maar hij beweert dat zijn proces eenvoudiger is, met minder stappen, wat het kosteneffectiever zou maken. Eerdere methoden gebruiken een zure katalysator en de chemische reacties vinden plaats in een oplossing op waterbasis, waarbij hoge onzuiverheden worden geproduceerd. In plaats van een waterige oplossing gebruiken de PNL-onderzoekers oplosmiddelen die bekend staan als ionische vloeistoffen, en ze gebruiken metaalchloriden als katalysatoren. De resulterende chemische reactie geeft bijna pure HMF, waardoor de zuiveringskosten wegvallen, zegt Zhang.
Na verschillende metaalchloriden te hebben geprobeerd, ontdekten de onderzoekers dat chroomchloride de beste katalysator is voor glucose. Het haalt de meeste HMF uit glucose en werkt bij temperaturen van 80 °C voor fructose en 100 °C voor glucose.
De mogelijkheid om HMF rechtstreeks uit glucose te maken en in relatief hoge opbrengsten heeft de aandacht getrokken van sommige experts. De nieuwe techniek is een stap in de goede richting, zegt Leo Manzer, president van Katalytische inzichten , een adviesbureau gevestigd in Wilmington, DE. Waar mensen naar op zoek waren, is een goedkopere grondstof en een goede manier om HMF te maken, zegt hij. Dit is een zeer uniek, opmerkelijk systeem dat [Zhang] heeft ontdekt.
Het uiteindelijke doel is om een economische reactor te bouwen die celluloseachtige biomassa, zoals gras- en plantenstengels, kan omzetten in HMF. Zhang zegt dat zijn onderzoeksteam al werkt aan een methode om cellulose direct te gebruiken. Hij zegt echter dat de eerste stap zal zijn om een commercieel proces te ontwikkelen om glucose om te zetten in HMF, en dat zal enkele jaren duren.