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Plastiche dallo zucchero
Ricercatori presso Laboratorio nazionale del Pacifico nord-occidentale (PNNL) hanno escogitato un metodo semplice ed economico per convertire direttamente il glucosio in una sostanza chimica che può essere utilizzata per produrre poliestere e altre plastiche, prodotti chimici industriali e persino combustibili.
Sintesi dello zucchero: I ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory hanno compiuto un passo importante verso l'obiettivo degli zuccheri di origine vegetale per sostituire i composti a base di petrolio attualmente utilizzati per produrre poliestere e altre plastiche, prodotti chimici industriali e combustibili. Hanno sviluppato un processo catalitico facile ed economico per convertire direttamente il glucosio in una materia prima chimica versatile.
Il petrolio è comunemente usato per produrre plastica e vari prodotti chimici, come fertilizzanti e solventi. Ma i ricercatori stanno cercando di trovare un modo semplice ed economico per convertire gli zuccheri, inclusi glucosio e fruttosio, nelle piante in composti che possano sostituire le materie prime del petrolio. In caso di successo, tale tecnologia potrebbe utilizzare una sostanza chimica a base di mais, patate e persino erba per sostituire quelle derivate dal petrolio.
Mentre studi precedenti hanno mostrato vari modi per convertire chimicamente fruttosio e glucosio in intermedi plastici e persino combustibili, questi processi di conversione sono complicati e costosi e sono efficienti solo per convertire il fruttosio. Il glucosio è uno zucchero molto più comune perché può essere derivato direttamente dall'amido e dalla cellulosa, entrambi abbondanti nel materiale vegetale. Il principale collo di bottiglia è stato quello di utilizzare l'elemento costitutivo più abbondante della natura, che è il glucosio, afferma Z. Conrad Zhang , uno scienziato dell'Istituto per la catalisi interfacciale del PNL, che ha guidato il lavoro.
Zhang e i suoi colleghi hanno sviluppato un processo di catalisi per trasformare gli zuccheri in un composto organico chiamato idrossimetilfurfurale, o HMF, che può essere convertito in poliestere e un carburante simile al diesel. La tecnica, che i ricercatori descrivono nella scorsa settimana Scienza , produce quasi il 90 percento di HMF dal fruttosio e il 70 percento dal glucosio.
La resa del fruttosio è simile a quella riportata in passato da altri gruppi di ricerca, afferma Zhang. Ma afferma che il suo processo è più semplice, comporta un minor numero di passaggi, il che lo renderebbe più conveniente. I metodi precedenti utilizzano un catalizzatore acido e le reazioni chimiche avvengono in una soluzione a base acquosa, producendo alti livelli di impurità. Invece di una soluzione acquosa, i ricercatori del PNL utilizzano solventi noti come liquidi ionici e utilizzano cloruri metallici come catalizzatori. La reazione chimica risultante fornisce HMF quasi puro, eliminando il costo della purificazione, afferma Zhang.
Dopo aver provato vari cloruri metallici, i ricercatori hanno scoperto che il cloruro di cromo è il miglior catalizzatore per il glucosio. Ottiene la maggior parte dell'HMF dal glucosio e lavora a temperature di 80 °C per il fruttosio e 100 °C per il glucosio.
La capacità di produrre HMF direttamente dal glucosio e con rese relativamente elevate ha attirato l'attenzione di alcuni esperti. La nuova tecnica è un passo nella giusta direzione, afferma Leo Manzer, presidente di Informazioni catalitiche , una società di consulenza con sede a Wilmington, DE. Quello che la gente stava cercando è una materia prima più economica e un buon modo per produrre HMF, dice. Questo è un sistema davvero unico e straordinario che [Zhang] ha scoperto.
L'obiettivo finale sarà costruire un reattore economico in grado di convertire la biomassa cellulosica, come erba e steli di piante, in HMF. Zhang afferma che il suo team di ricerca sta già lavorando a un metodo per utilizzare direttamente la cellulosa. Tuttavia, dice, il primo passo sarà sviluppare un processo commerciale per convertire il glucosio in HMF, e ciò richiederà diversi anni.