生物柴油副产物再利用成为塑料制品原料

生物柴油

瑞士的研究人员研究出了从废甘油中合成平台化学乳酸的可持续方法,其中废甘油是生物柴油生产过程产生的一种副产品。

苏黎世瑞士联邦理工学院(ETH)的先进催化工程和安全环保技术组合作,分别由JavierPérez-Ramírez和KonradHungerbuehler领导,给出了新的级联过程。甘油首先通过已建立的酶促过程被氧化得到二羟基丙酮。然后二羟基丙酮在含锡的沸石催化剂下被异构化而得到乳酸,该催化剂结构由ETH苏黎世课题组设计。

对于生物柴油需求的不断增加意味着甘油将处于供过于求的状态,并且目前任何多余的甘油必须被处理掉。甘油相当于制成燃料的10%(重量比)。预计生物柴油生产的甘油产量在2020年将达到约370万吨,而2014年生产的甘油约为250万吨。

乳酸通常用于生产大宗化学品如丙烯酸和丙酮酸。然而,聚合乳酸可以得到一种生物可降解塑料,称为聚乳酸(PLA)。PLA作为包装材料有多种应用,并预计可成为常用聚合物PET的环保替代品。

用于合成乳酸的新工艺面临其传统生产方式糖发酵的可持续发展和成本的挑战。使用废料作为原料,减少了能源需求和二氧化碳排放量,其与沸石催化剂的再循环利用相结合,有助于提升新级联路径提供的经济优势。

另一个好处在于在级联过程比发酵法更快。“无机催化剂的优势在于如果设计得当,它可以高效地工作并能处理更浓和/或较低纯度的溶液,”Pérez-Ramírez解释道。

丹麦托普索公司催化科学家EsbenTaarning这样评价本研究的杰出成果:“选择性将生物基原料转化成化学品通常十分复杂,这是由发酵技术的高成本导致的。这项工作优雅地表现了将生物转化和化学催化结合的潜力,从而降低整个生产过程的成本。”

Pérez-Ramírez认为,这项研究的跨学科性质是这项进展的中心:“当你把不同的领域的专业知识放在一起时,比如在我们的例子中,将催化剂的设计和流程建模结合起来可以实现协同效应,让我们能够更快地进步,并对复杂问题有更深入的了解。”

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