《环保替代品!科学家用木材制作生物塑料》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-09-30
  • 随着化石工业向生物经济的转变,人们对可持续和可再生替代品的生物基化学品,材料和燃料的需求日益增长。需求的矛头指向了木材的果糖,用于生产生物塑料。

    木质纤维素生物质通常是不可食用的植物材料,包括木材和草,以及来自农林业的废料。它也是地球上最丰富的单一可再生资源。此外,木质纤维素生物质在田地中不需要占据宝贵的空间,因为它没有农业用途或营养价值。值得注意的是,有了森林认证就可以对木材进行可持续采伐。在北欧国家,每年种植的森林多于收获的森林。

    与其他木质纤维素原料如稻草相比,用于生物精炼的木基原料在化学工业中具有替代化石衍生化合物的最大潜力。建立基于木质纤维素原料的竞争性价值链,不仅可以获得丰富的替代工业原料,而且与基于化石的化学品相比,还可以增强生物基化学品和材料的竞争地位。

    欧盟资助的Horizon 2020 ReTAPP项目使用硬木和软木原料中的木质纤维素生物质生产果糖。项目协调员MattiHeikkil说:“研究人员采用木质衍生的果糖替代食品/淀粉基果糖,并为将产品推向市场,推动整个价值链的发展。”

    转换率更高

    该倡议在两个主要领域开展活动。第一涉及测试,扩大规模以及展示项目合作伙伴开发的创新技术。第二是通过商业案例,结交产品的潜在客户和市场以及商业合作伙伴,将该技术发展成为商业上。

    来自三家欧洲中小企业的项目合作伙伴优化并展示了生产流程。其中包括专门研究木材与糖类技术的SEKAB E-Technology,以及生产聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)树脂的全球领导者Avantium Chemicals。PEF是一种革命性的100%生物基替代品,用于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),这是一种用于瓶子和包装的常见塑料。

    第三个商业合作伙伴MetGen开发了能够有效地将木基葡萄糖转化为果糖的新型葡萄糖异构酶。Heikkil解释说:“我们的结果比传统上用于商业果糖生产的酶更好,在大型多吨试验中转化率超过50%。”

    多重效益

    该联盟将生产提升到工业规模。通过从木材开发大量化学品的生产,果糖可以用作可能的非食品基再生原料,用于通过前体呋喃二甲酸(FDCA)生产PEF。“该技术在瑞典恩舍尔兹维克的生物炼油厂示范工厂进行了测试。其他需要工业纤维素糖的项目和客户可以进一步利用该技术进行下游生化产品开发。”Heikkil指出。

    对ReTAPP价值链的高级经济研究表明该倡议的经济可行性,而环境生命周期分析表明,与目前用于果糖生产的常规路线相比,温室气体排放明显减少。

    ReTAPP支持引入经济上可行的替代品,促进从化石原料转变为可持续的木基化学品,材料,燃料和能源。这将改善社会对环境的影响并减少二氧化碳排放量。Heikkil指出:“我们展示了100%可再生包装的生物基价值链,它比使用第二代原料即木材的PET便宜且具有更好的阻隔性能。在该项目中开发和实施的所有新技术将利用丰富的欧洲的可持续资源,并在生物炼制领域创造新的就业机会。”

  • 原文来源:http://www.xincailiao.com/news/news_detail.aspx?id=291526
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    • 塑料,包括微塑料,在我们生活的世界中非常丰富。然而,塑料的主要问题之一是它在很大程度上不可生物降解,而且与会分解或腐烂的材料不同,某些形式的塑料可以留在环境中长达1000年。   近年来微塑料几乎在土壤、水和空气中随处可见,甚至包括南极洲。最近,研究人员甚至发现人体血液中存在微塑料。这引起了人们的关注,因为它们被认为是对环境、动物和人类健康的威胁。   麻省理工学院的一个研究小组最近设计了一种基于丝绸的系统,可以帮助轻松生产一种廉价的微塑料替代品。该论文发表在《 Small 》杂志上,由麻省理工学院博士后刘沐春、麻省理工学院土木与环境工程教授 Benedetto Marelli 以及化学公司巴斯夫德国和美国工厂的一个团队撰写。   减轻传播   通常,微塑料(粒径小于 5 毫米的颗粒)被有意添加到各种产品中,包括农用化学品、香烟过滤嘴、油漆、清洁和个人护理产品以及洗涤剂。它们甚至可以来自汽车轮胎产生的灰尘和废物,以及这些元素对留在环境中的较大废塑料的影响而产生的。   总而言之,根据欧洲化学品管理局的规定,仅欧盟每年就产生约 50,000 吨微塑料。为了减缓这种传播,欧盟最近的一项声明表明,承诺到 2025 年消除不可生物降解的微塑料;因此,找到目前不存在的合适替代品至关重要。   麻省理工学院和巴斯夫团队开发的生态友好型可生物降解丝绸材料可能是一种解决方案,有助于为逐步淘汰不可生物降解塑料的未来做出贡献。然而,负担不仅在于制造新材料,因为新材料仅占环境中微塑料的 10-15%。   麻省理工学院土木与环境工程教授Benedetto Marelli表示,我们无法用一种适合所有人的解决方案来解决整个微塑料问题……一个大数字的百分之十仍然是一个大数字。......我们将一次解决百分之一的世界气候变化和污染问题。   可调丝   使用丝绸作为替代的可生物降解材料有几个优点。它无毒且容易在人体内分解,因此可安全用于食品和医疗产品。用于新的可生物降解塑料替代品的丝绸相对便宜,因为它使用了蚕茧的所有部分,这避免了使用相同的昂贵方法和技术来制造用于织物的高质量丝绸。   使用现有的传统喷雾制造设备,研究人员能够证明可调节的丝基涂层材料可有效生产水溶性微囊化除草剂产品。   事实上,所使用的工艺非常简单,可以很容易地针对每种应用进行修改,丝基材料可以直接引入现有的生产线和设备中。   然后在温室种植的玉米作物上进行了测试,与现成的商业产品相比,它提供了更好的结果,对植物造成的损害更小。   麻省理工学院土木与环境工程教授Benedetto Marelli表示,迫切需要实现高含量活性物质的封装,以打开商业使用的大门。产生影响的方法是,我们不仅可以用可生物降解的对应物代替合成聚合物,而且还可以实现相同的性能,如果不是更好的话。   研究人员称,这种材料的可调性使其在与现有设备一起工作时如此有效。能够调整丝绸材料的聚合物链排列也使得即使在它们干燥和硬化之后也可以改进涂层性能。   麻省理工学院博士后刘沐春表示,为了封装不同的材料,我们必须研究聚合物链如何相互作用以及它们是否与悬浮液中的不同活性材料相容   这种创新的、环保的、可生物降解的丝绸提供了一种微塑料的替代品,同时利用了原本会被丢弃的低档丝绸。   鉴于人类在塑料问题方面面临的挑战,并试图减缓不可生物降解的微塑料的传播,这种所谓的新材料可以帮助欧盟和其他机构在不久的将来实现其环境目标。
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