211service.com
Plast från Sugar
Forskare vid Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) har kommit på en enkel, billig metod för att direkt omvandla glukos till en kemikalie som kan användas för att göra polyester och annan plast, industrikemikalier och till och med bränslen.
Sockersyntes: Forskare vid Pacific Northwest National Laboratory har tagit ett viktigt steg mot målet med växtbaserade sockerarter för att ersätta de petroleumbaserade föreningar som för närvarande används för att tillverka polyester och annan plast, industrikemikalier och bränslen. De har utvecklat en enkel, billig katalytisk process för att direkt omvandla glukos till ett mångsidigt kemiskt råmaterial.
Petroleum används vanligtvis för att tillverka plast och olika kemiska produkter, såsom gödningsmedel och lösningsmedel. Men forskare försöker hitta ett enkelt och prisvärt sätt att omvandla sockerarter, inklusive glukos och fruktos, i växter till föreningar som kan ersätta petroleumråvaror. Om den lyckas kan sådan teknik använda en kemikalie gjord av majs, potatis och till och med gräs för att ersätta sådana som härrör från olja.
Medan tidigare studier har visat olika sätt att kemiskt omvandla fruktos och glukos till plastmellanprodukter och till och med bränslen, är dessa omvandlingsprocesser komplicerade och kostsamma och är bara effektiva för att omvandla fruktos. Glukos är ett mycket vanligare socker eftersom det kan härledas direkt från stärkelse och cellulosa, båda rikligt i växtmaterial. Den stora flaskhalsen har varit att använda naturens mest rikliga byggsten, som är glukos, säger Z. Conrad Zhang , en forskare vid PNL:s Institute for Interfacial Catalysis, som ledde arbetet.
Zhang och hans kollegor har utvecklat en katalysprocess för att omvandla sockerarterna till en organisk förening som kallas hydroximetylfurfural, eller HMF, som kan omvandlas till polyester och ett dieselliknande bränsle. Tekniken, som forskarna beskrev i förra veckans Vetenskap , ger nästan 90 procent av HMF från fruktos och 70 procent från glukos.
Utbytet från fruktos liknar det som rapporterats tidigare av andra forskargrupper, säger Zhang. Men han hävdar att hans process är enklare, med färre steg, vilket skulle göra det mer kostnadseffektivt. Tidigare metoder använder en sur katalysator, och de kemiska reaktionerna sker i en vattenbaserad lösning, vilket ger höga halter av föroreningar. Istället för en vattenlösning använder PNL-forskarna lösningsmedel som kallas joniska vätskor, och de använder metallklorider som katalysatorer. Den resulterande kemiska reaktionen ger nästan ren HMF, vilket gör att man blir av med kostnaden för rening, säger Zhang.
Efter att ha provat olika metallklorider fann forskarna att kromklorid är den bästa katalysatorn för glukos. Den får mest HMF från glukos och arbetar vid temperaturer på 80 °C för fruktos och 100 °C för glukos.
Möjligheten att göra HMF direkt från glukos och i relativt höga utbyten har fångat vissa experters uppmärksamhet. Den nya tekniken är ett steg i rätt riktning, säger Leo Manzer, VD för Katalytiska insikter , ett konsultföretag baserat i Wilmington, DE. Vad folk har letat efter är ett billigare råmaterial och ett bra sätt att tillverka HMF, säger han. Detta är ett mycket unikt, anmärkningsvärt system som [Zhang] har upptäckt.
Det slutliga målet blir att bygga en ekonomisk reaktor som kan omvandla cellulosabiomassa, såsom gräs och växtstjälkar, till HMF. Zhang säger att hans forskargrupp redan arbetar med en metod för att använda cellulosa direkt. Men, säger han, det första steget kommer att vara att utveckla en kommersiell process för att omvandla glukos till HMF, och det kommer att ta flera år.