Исследователи Фраунгофера разработали процесс производства высококачественных пластиков из терпенов, отходов производства целлюлозы. Они представят свой новый биопластик и его возможные применения с 19 по 26 октября на выставке K 2016 в Дюссельдорфе.
Даже если ископаемые ресурсы стали намного дешевле в последние годы, предпринимаются большие усилия по замене стандартных пластиков веществами, изготовленными из возобновляемых ресурсов. Сокращение потребления ископаемых ресурсов особенно важно из-за изменения климата, вызванного выбросом углекислого газа. Помимо производства биоразлагаемых полимеров, например, для упаковки, существует большой интерес к материалам с высокими эксплуатационными характеристиками, изготовленным из возобновляемых ресурсов.
Синтез полиамидов из терпенов был разработан в BioCat - Bio, Electro and Chemocataysis, филиале Fraunhofer IGB в Штраубинге. Компания BioCat, возглавляемая профессором Фолькером Зибером, работает над методами преобразования терпенов - побочного продукта производства целлюлозы из древесины - в биосурфактанты, эпоксиды на биологической основе или мономеры для полиамидов на биологической основе с новыми свойствами (см. также врезки «Что такое терпены?» и « Полиамиды из 3-карена»). «Из-за особой химической структуры терпенов полиамиды из лактамов на основе 3-карена очень прозрачны», - объясняет руководитель проекта доктор Харальд Стритматтер. «Это дает возможность новых применений, таких как лыжные очки или козырьки шлемов». Из полиамидов на биологической основе можно будет производить такие продукты, как покрытия, текстиль и клеи.
Ферменты и безвредные реагенты вместо ядохимикатов
Почему исследователи Фраунгофера работают с терпенами? «Это возобновляемый ресурс, который генерируется в больших количествах как побочный поток производства целлюлозы, а также в фруктовой промышленности. Использование терпенов в качестве потока отходов для производства новых биопластиков не противоречит потребности производства продуктов питания для людей и животных», - объясняет доктор Стритматтер. Сегодня большое количество доступных терпенов не используется в качестве ценного биосырья, а сжигается для энергоснабжения целлюлозных заводов. Из-за сложной структуры терпенов желательно применение с гораздо более высокой ценностью. «Подобные соединения можно получить из ископаемых ресурсов только с большими усилиями», - говорит доктор Стритматтер. Структура терпенов позволяет получать полиамиды с особыми характеристиками, такими как высокая прозрачность. Для синтеза полиамидов необходимо модифицировать терпены. На стадии окисления вводится так называемая карбонильная группа, которую можно превратить в лактам, мономерный строительный блок полиамидов. Преимущества процесса: Синтетический путь производства лактамов на основе терпенов короче и, что еще более важно, сочетает в себе этапы био- и хемокаталитической реакции, что позволяет избежать вредных реагентов.
До сих пор эти пластмассы на биологической основе производились только в лаборатории; хотя планируется разработать синтетический маршрут, который позволит в будущем производить его в промышленных масштабах. Тем не менее, доктор Стритматтер и его команда намерены внести свой вклад в замену химических веществ на основе ископаемого топлива возобновляемыми ресурсами.