Un método de un solo paso permite la producción escalable y más respetuosa con el medio ambiente de monómeros plásticos derivados de plantas, allanando el camino hacia la producción en masa de una alternativa sostenible a los materiales a base de petróleo.
Un equipo internacional, que incluye a Kiyotaka Nakajima de la Universidad de Hokkaido, Japón, y Emiel Hensen de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, Países Bajos, ha desarrollado un método eficiente de energía para sintetizar ingredientes bioplásticos. La nueva tecnología contribuirá a la realización de productos sostenibles 'productos ecológicos ", como botellas de bebidas completamente de base biológica. Este estudio se realizó conjuntamente con Mitsubishi Chemical Corporation y los resultados se publicaron en catálisis ACS .
Los plásticos de base biológica están emergiendo como un material de próxima generación y se espera que reemplacen a los plásticos derivados del petróleo. Un poliéster derivado de plantas, llamado furanoato de polietileno PEF, es un prometedor polímero 100% a base de energías renovables derivado de plantas que pueden reemplazar elgigante de la industria del plástico, el tereftalato de polietileno PET, debido a sus mejores propiedades físicas, mecánicas y térmicas. Sin embargo, la realización de la producción de PEF a gran escala se ve seriamente obstaculizada por una producción ineficiente de los monómeros.
La oxidación aeróbica de un sustrato derivado de biomasa llamado HMF en metanol y etilenglicol produce monómeros llamados MFDC y HEFDC, respectivamente. Son reconocidos como monómeros cruciales en la fabricación de PEF, porque la polimerización de MFDC con etilenglicol o autocondensación deHEFDC puede producir PEF de alta calidad.
Sin embargo, la producción de MFDC hasta ahora se ha estudiado exclusivamente para soluciones diluidas de HMF, y las rutas más deseables para la producción de HEFDC son actualmente poco prácticas porque no se puede producir de manera eficiente un alto rendimiento del monómero. Esta limitación se puede atribuir agrupos reactivos de formilo -CHO en HMF, que están involucrados en reacciones secundarias pesadas, especialmente en soluciones concentradas: la transformación química en soluciones concentradas de HMF que apunta a la producción a gran escala de productos químicos básicos se acompaña de la formación de grandes cantidades de subproductos sólidos.
Nakajima, Hensen y sus colegas desarrollaron previamente un compuesto más estable llamado HMF-acetal. Ahora han examinado la utilidad del HMF-acetal y encontraron que 80-95% de HMF-acetal en una solución concentrada 10-20 wt% se puede convertir con éxito en MFDC y HEFDC con un catalizador de nanopartículas de oro. Los resultados actuales representan un avance significativo sobre el estado actual de la técnica, superando una limitación inherente de la oxidación de HMF a monómeros importantes para la producción de biopolímeros.Este método tiene "menos pasos de reacción, y el uso de soluciones altamente concentradas requerirá menos energía que los procesos convencionales".
Los investigadores esperan que la nueva técnica no solo mejore la viabilidad de la producción comercial de PEF en la industria química, sino que también ayude a avanzar en un uso más ubicuo de los bioplásticos, así como a proporcionar una visión para el desarrollo de otras aplicaciones químicas de base biológica a partir devarios carbohidratos derivados de la biomasa.
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Materiales proporcionado por Universidad de Hokkaido . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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