W jaki sposób można wykorzystać 5-hydroksymetylfurfuralne (HMF) jako chemikalia platformy w produkcji odnawialnych chemikaliów lub polimerów opartych na bio?

5-hydroksymetylfurfuralny (HMF) Odgrywa kluczową rolę jako prekursor paliw i chemikaliów na bazie biologicznej. Można go uwodornić w celu wytworzenia 2,5-dimetylofuranu (DMF), obiecującej alternatywy paliwa odnawialnego dla benzyny. DMF jest znany z wysokiej gęstości energii i doskonałych właściwości spalania, co czyni go idealnym kandydatem do użytku w silnikach spalinowych. HMF można dalej przekształcić w kwas lewulinowy, który jest ważnym pośrednim w produkcji bio-polimerów, plastyfikatorów, rozpuszczalników, a nawet chemikaliów rolniczych. Transformacje te oferują ścieżkę zastępującą chemikalia i paliw pochodzących z ropy naftowej i paliwami odnawialnymi alternatywami, przyczyniając się w ten sposób do zazielenienia przemysłu chemicznego i zmniejszając zależność od paliw kopalnych.

Jednym z najważniejszych zastosowań HMF jest synteza polimerów na bazie bio, szczególnie poprzez jego konwersję do kwasu 2,5-furandikarboksylowego (FDCA). FDCA jest kluczowym monomerem stosowanym w produkcji bio-fireanoanu polietylenowego (PEF), który może służyć jako zrównoważona alternatywa dla tereftalanu polietylenowego (PET), powszechnie stosowanego w materiałach pakujących, tekstyliach i butelkach. PEF wykazuje doskonałe właściwości mechaniczne, w tym lepszą odporność na barierę dla gazów (takich jak tlen i dwutlenek węgla) i cieczy, co czyni go idealnym materiałem do pakowania produktów, które wymagają zwiększonej okresu trwałości. PEF jest biodegradowalny i może być poddany recyklingowi, przyczyniając się do zmniejszenia odpadów z tworzywa sztucznego i postępujących zasad gospodarki o obiegu zamkniętym. Oczekuje się, że udana komercjalizacja PEF i innych polimerów opartych na FDCA przekształci branże opakowań i tworzyw sztucznych, zapewniając bardziej zrównoważoną opcję w porównaniu z tradycyjnymi tworzywami roponowymi.

HMF można również przekształcić w rozpuszczalniki biologiczne, które coraz częściej są wykorzystywane w różnych sektorach przemysłowych, w tym w farbach, powłokach, produktach czyszczących i preparatach farmaceutycznych. Na przykład można wytwarzać etyki oparte na HMF, które służą jako zrównoważone zamienniki tradycyjnych rozpuszczalników petrochemicznych. Te rozpuszczalniki są nie tylko odnawialne, ale także wykazują doskonałe właściwości rozpuszczalania, a jednocześnie są mniej toksyczne i niestabilne w porównaniu z ich odpowiednikami pochodzącymi z ropy naftowej. Zastosowanie rozpuszczalników pochodzących z HMF umożliwia producentom zmniejszenie ich polegania na szkodliwych chemikaliach, poprawiając w ten sposób bezpieczeństwo pracowników i zmniejszając wpływ procesów przemysłowych na środowisko.

HMF może przejść różnorodne transformacje katalityczne w celu wytworzenia o wysokiej wartości aromatycznych związków, takich jak furfuralne, aromatyczne aldehydy i kwasy aromatyczne. Związki te są kluczowymi blokami budulcowymi dla szerokiej gamy zastosowań przemysłowych, w tym produkcji tworzyw sztucznych, żywic, smaków i zapachów. Na przykład furfural jest stosowany w produkcji alkoholu furfuralnego i alkoholu furfurylowego, które są stosowane w produkcji żywic do odlewni i klejów, a także w przemyśle chemicznym jako rozpuszczalników i pośrednich. Zdolność do syntezy tych cennych związków aromatycznych z HMF pomaga ustalić zrównoważony łańcuch dostaw dla chemikaliów, które tradycyjnie pochodzą ze źródeł nieobsługowych.

Ponieważ 5-hydroksymetylofurfuralne (HMF) jest wytwarzane z biomasy, z natury oferuje neutralną pod względem węgla drogę do wytwarzania chemikaliów i materiałów, ponieważ węgiel uwolniony podczas jego konwersji do chemikaliów lub paliw jest kompensowany przez węgiel pochłaniany przez biomasę podczas jego wzrostu. To sprawia, że ​​HMF jest kluczowym elementem w przejściu do gospodarki o niskiej zawartości węgla. Wykorzystując zasoby biomasy, produkcja HMF i jej pochodnych pomaga zmniejszyć ślad węglowy procesów przemysłowych, szczególnie w branżach takich jak chemikalia, tworzywa sztuczne i paliwa. HMF można zintegrować z modelem gospodarki o obiegu, w których biomasa jest stale poddawana recyklingowi i przekształcana w cenne produkty, zmniejszając potrzebę dziewiczych materiałów i minimalizując odpady.