Cuando John Wesley Hyatt patentó el primer plástico industrial en 1869, su intención era crear una alternativa al marfil de colmillo de elefante utilizado para hacer las teclas del piano. Pero este plástico temprano también provocó una revolución en la forma en que la gente pensaba en la fabricación: ¿y si¿No estábamos limitados a los materiales que la naturaleza tenía para ofrecer?
Más de un siglo después, los plásticos son una parte abundante de la vida diaria. Pero estos plásticos a menudo se derivan del petróleo, lo que contribuye a la dependencia de los combustibles fósiles y genera emisiones dañinas de gases de efecto invernadero. Para cambiar eso, Centro de Investigación de Bioenergía de los Grandes Lagos GLBRCLos científicos están tratando de llevar la naturaleza flexible del plástico en otra dirección, desarrollando formas nuevas y renovables de crear plásticos a partir de biomasa.
Utilizando un solvente derivado de plantas llamado GVL gamma-Valerolactona, el profesor de Ingeniería Química y Biológica de la Universidad de Wisconsin-Madison James Dumesic y su equipo han desarrollado una forma económica y de alto rendimiento de producir ácido furandicarboxílico, o FDCA.El FDCA es un precursor necesario de un plástico renovable llamado PEF o furanoato de polietileno, así como de varios poliésteres y poliuretanos.
Los investigadores publicaron sus hallazgos el 19 de enero de 2018 en la revista Avances científicos
Como sustituto biológico del PET tereftalato de polietileno, su contraparte derivada del petróleo ampliamente utilizada, el PEF es rico en potencial. Actualmente, el PET tiene una demanda de mercado de cerca de 1.500 millones de toneladas por año, y Coca-Cola, Ford Motors, HJ Heinz, Nike y Procter & Gamble se han comprometido a desarrollar un PET 100% vegetal de origen sostenible para sus botellas, envases, indumentaria y calzado. Sin embargo, el potencial de PEF para entrar en ese mercado considerableha sido obstaculizado por el alto costo de producir FDCA.
"Hasta ahora, FDCA ha tenido una solubilidad muy baja en prácticamente cualquier solvente en el que lo haga", dice Ali Hussain Motagamwala, un estudiante graduado de UW-Madison en ingeniería química y biológica y coautor del estudio ".usar una gran cantidad de solvente para obtener una pequeña cantidad de FDCA y terminar con altos costos de separación y productos de desecho indeseables ".
El nuevo proceso de Motagamwala y colegas comienza con fructosa, que convierten en un proceso de dos pasos a FDCA en un sistema solvente compuesto de una parte de GVL y una parte de agua. El resultado final es un alto rendimiento de FDCA que se separa fácilmente deel solvente como un polvo blanco al enfriar
"Usar el solvente GVL resuelve la mayoría de los problemas con la producción de FDCA", dice Motagamwala. "Los azúcares y FDCA son altamente solubles en este solvente, obtienes altos rendimientos y puedes separar y reciclar fácilmente el solvente".
Otras características del proceso contribuyen a su economía robusta. El sistema no requiere ácidos minerales costosos para la catálisis, no produce sales de desecho, y puede separar los cristales de FDCA del disolvente simplemente enfriando el sistema de reacción.
El análisis tecnoeconómico del equipo sugiere que el proceso actualmente podría producir FDCA a un precio de venta mínimo de $ 1,490 por tonelada. Con mejoras, incluida la reducción del costo de la materia prima y el tiempo de reacción, el precio podría llegar a $ 1,310 por tonelada, queharía que su FDCA fuera rentable con algunos precursores de plástico derivados de combustibles fósiles.
"Creemos que este es el enfoque simplificado y económico para hacer FDCA que muchas personas en la industria del plástico han estado esperando", dice Dumesic. "Nuestra esperanza es que esta investigación abra la puerta aún más a los plásticos renovables competitivos en costos"."
La Wisconsin Alumni Research Foundation está trabajando para licenciar la tecnología GVL para su uso en la producción de bioplásticos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Krista Eastman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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