Los científicos de Stanford han descubierto una nueva forma de hacer plástico a partir de dióxido de carbono CO 2 y material vegetal no comestible, como residuos agrícolas y pastos.Los investigadores dicen que la nueva tecnología podría proporcionar una alternativa baja en carbono a las botellas de plástico y otros artículos actualmente hechos de petróleo.
"Nuestro objetivo es reemplazar los productos derivados del petróleo con plástico hecho de CO 2 ", dijo Matthew Kanan, profesor asistente de química en Stanford." Si pudieras hacer eso sin usar mucha energía no renovable, podrías reducir drásticamente la huella de carbono de la industria del plástico ".
Kanan y sus colegas de Stanford describieron sus resultados en la edición en línea del 9 de marzo de la revista Naturaleza .
Cambio de la fórmula plástica
Actualmente, muchos productos de plástico están hechos de un polímero llamado tereftalato de polietileno PET, también conocido como poliéster. En todo el mundo, se producen alrededor de 50 millones de toneladas de PET cada año para artículos como telas, productos electrónicos, envases de bebidas reciclables y cuidado personalproductos
El PET está hecho de dos componentes, ácido tereftálico y etilenglicol, que se derivan del petróleo refinado y el gas natural. La fabricación de PET produce cantidades significativas de CO 2 , un gas de efecto invernadero que contribuye al calentamiento global.
"El uso de materias primas para combustibles fósiles, combinado con la energía requerida para fabricar PET, genera más de cuatro toneladas de CO 2 por cada tonelada de PET que se produce ", dijo Kanan.
para el Naturaleza estudio, él y sus colegas se centraron en una alternativa prometedora al PET llamada furandicarboxilato de polietileno PEF. El PEF está hecho de etilenglicol y un compuesto llamado ácido 2-5-Furandicarboxílico FDCA.
"El PEF es un reemplazo atractivo para el PET, porque el FDCA puede obtenerse de la biomasa en lugar del petróleo", dijo Kanan. "El PEF también es superior al PET para sellar el oxígeno, lo cual es útil para aplicaciones de embotellado".
A pesar de los muchos atributos deseables de PEF, la industria del plástico aún no ha encontrado una forma de bajo costo para fabricarlo a escala. El cuello de botella ha estado descubriendo una forma comercialmente viable de producir FDCA de manera sostenible.
Un enfoque es convertir la fructosa del jarabe de maíz en FDCA. La firma holandesa Avantium ha estado desarrollando esa tecnología en asociación con Coca Cola y otras compañías. Pero el cultivo de cultivos para la industria requiere mucha tierra, energía, fertilizantes y agua.
"El uso de fructosa es problemático, porque la producción de fructosa tiene una importante huella de carbono y, en última instancia, competirá con la producción de alimentos", dijo Kanan. "Sería mucho mejor fabricar FDCA a partir de biomasa no comestible, como pastos omaterial de desecho sobrante después de la cosecha "
Convertir residuos de plantas en plástico
En lugar de usar azúcar del maíz para hacer FDCA, el equipo de Stanford ha estado experimentando con furfural, un compuesto hecho de desechos agrícolas que ha sido ampliamente utilizado durante décadas. Se producen anualmente alrededor de 400,000 toneladas para su uso en resinas, solventes y otros productos.
Pero haciendo FDCA de furfural y CO 2 normalmente requiere productos químicos peligrosos que son caros y requieren mucha energía. "Eso realmente anula el propósito de lo que estamos tratando de hacer", dijo Kanan.
El equipo de Stanford resolvió el problema utilizando un compuesto mucho más benigno: el carbonato. Estudiante de posgrado Aanindeeta Banerjee, autora principal de la Naturaleza estudio, carbonato combinado con CO 2 y ácido furoico, un derivado del furfural. Luego calentó la mezcla a aproximadamente 290 grados Fahrenheit 200 grados Celsius para formar una sal fundida.
Los resultados fueron dramáticos. Después de cinco horas, el 89 por ciento de la mezcla de sal fundida se había convertido en FDCA. El siguiente paso, transformar FDCA en plástico PEF, es un proceso sencillo que han desarrollado otros investigadores, dijo Kanan..
carbono reciclado
El enfoque del equipo de Stanford tiene el potencial de reducir significativamente las emisiones de efecto invernadero, dijo Kanan, porque el CO 2 requerido para hacer PEF podría obtenerse de emisiones de plantas de energía de combustibles fósiles u otros sitios industriales.
Los productos hechos de PEF también se pueden reciclar o volver a convertir en CO atmosférico 2 por incineración. Eventualmente, ese CO 2 será absorbido por el césped, las malezas y otras plantas renovables, que luego se pueden usar para producir más PEF.
"Creemos que nuestra química puede desbloquear la promesa de PEF que aún no se ha cumplido", dijo Kanan. "Este es solo el primer paso. Necesitamos hacer mucho trabajo para ver si es viable a escala y paracuantificar la huella de carbono "
Kanan y sus colegas también han comenzado a aplicar su nueva química a la producción de combustibles renovables y otros compuestos a partir de hidrógeno y CO 2 . "Esa es la nueva aplicación más emocionante en la que estamos trabajando ahora", dijo.
Los otros coautores de Stanford de la Naturaleza estudian el estudiante graduado Graham Dick y el ex estudioso posdoctoral Tatsuhiko Yoshino, ahora en la Universidad de Hokkaido en Japón.
El apoyo para la investigación fue proporcionado por la Universidad de Stanford a través del Centro de Análisis y Diseño Molecular, la Fundación Camille & Henry Dreyfus y la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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