Share

PEF – Zelena plastika na biljnoj bazi, od šećera i kukuruza

Plastika ostavlja ogroman trag ugljenika: Proizvodnja materijala na bazi nafte svake godine oslobodi najmanje 100 miliona tona ugljenika. Sada, tim istraživača na Univerzitetu u Viskonsinu u Medisonu izumeo je jeftin način za stvaranje plastike od mnogo “lakšeg materijala – od šećera i kukuruza. Ako se cena prozvodnje umanji dovoljno, ovaj materijal može jednog dana zameniti jedan od najčešće plastične ambalaže u svetu za hranu, sokove, pa čak I tkanine.

“Postoji stvarni interes za ovu novu plastiku”, kaže Metju Kanan, hemičar na Univerzitetu Stanford u Palo Altu, Kalifornija, koji nije bio uključen u rad. Ne samo da dolazi iz obnovljivih izvora, već je bolja nego PET u zarobljavanju gasova poput kiseonika i ugljen-dioksida, što je od ključne važnosti za očuvanje namirnica.

Nafta je već decenijama služila kao početni materijal za gotovo sve plastike – od polietilena do propilena. Ali naftna kriza sedamdesetih godina gurnula je istraživače da traže alternative koje nisu proizvedene od nafte, već iz biljke. DuPont i druge hemijske kompanije su napredovale. Ali naučnici su nastavili da traže biobaziranu alternativu PET-u, a najučinkovitiji je polietilen-furandikarboksilat (PEF). Istraživači su uspeli napraviti jedan od glavnih sastavnih delova PEF-a, furandikarboksilnu kiselinu (FDCA), iz obnovljivih izvora. Ali bilo je nemoguće to učiniti jeftino.

Dakle, hemijski inženjer univerziteta u Viskonsinu, Džim Dumesik i njegov tim su se odlučili da nađu način da snize taj trošak. Nakon 10 godina, otkrili su da je ključ za to efikasan rastvarač zvan g-valerolakton (GVL). GVL je bezbojna tečnost koja se može dobiti iz obnovljivih izvora kao što je kukuruz. Kada su Dumesik i njegovi kolege dodali GVL u vodu zajedno sa katalizatorom organske kiseline, transformisali su fruktozu – šećer u voću, povrću i kukuruznom sirupu – u organsko jedinjenje koje je prethodilo FDCA. A pošto GVL tako dobro funkcioniše, Dumesikov tim je koristio samo male količine fruktoze kako bi proizveo obilne količine čiste FDCA.

Novi metod rešava tri problema za proizvodnju plastike, kaže kemijski inženjer Univerziteta Viskonsin Ali Husein Motagamvala, koautor radova. Prvo, on koristi obnovljivi izvor ugljenika umesto fosilnih goriva. Drugo, prethodni pokušaji da se FDCA proizvede iz obnovljivih izvora zahteva upotrebu korozivnih kiselina, a time i skupi reaktori koji nisu potrebni u novom pristupu. Na kraju, naučnici mogu koristiti krajnji proizvod, FDCA, kao katalizator u reakciji i reciklirati GVL rastvarač, koji smanjuje trošak i koristi manje energije od trenutnih metoda. “To čini proces mnogo zelenijim”, kaže on.

Ali jedna vrsta zelene ne mora nužno dovesti do druge. Da bi saznali da li je tehnika ekonomski održiva, Motagamvala je analizirao verovatne troškove njegovog povećanja. On je otkrio da metoda može da proizvodi FDCA po prodajnoj ceni od 1490 dolara po metričkom tonu, što je samo 45 dolara više od trenutne metode za izradu PET-a. Međutim, Motagamvala procenjuje da bi ubrzavanje pristupa GVL-u moglo da smanji troškove proizvodnje FDCA za skoro 200 dolara što je znatno jeftinije od konkurencije.

Ali to će funkcionisati samo ako mogu sniziti i druge troškove. Druge metode koje bi stavrale FDCA od fruktoze koriste su kobalt, relativno jeftin i bogat metal, ukazuje Kanan. Međutim, novi obnovljivi pristup FDCA takođe koristi platinu, redak i skup metal, što može učiniti proces skupljim na duži rok. Još jedno pitanje jeste da li korišćenje fruktoze ima smisla ekonomski ili ekološki – za plastične mase se koriste plodovi. Izrada dovoljne količine FDCA da bi napravila pomak na tržištu poliestera zahtevala bi pojačano snabdevanje šećerom i mogla značiti znatno zagađenje ugljenikom, kaže Kanan.

Ipak, novi rad vidi kao korak u pravom smeru. “U krajnjoj liniji, ako pravim svoju plastiku iz fosilnih goriva, [to znači] da ću ugljenik iz zemlje prenositi u atmosferu”, kaže on. “Dok ako dolazi iz biljaka, bar imate mogućnost da napravite proizvod koji je ugljenično neutralan ili čak i ugljenično negativan.”

(Izvor: Science Magazine )