Műanyag és biodízel cukorból

A jövőben egyes műanyagok petróleum helyett növényi cukorból is előállíthatók lesznek. A Wisconsin Egyetem által kifejlesztett új kémiai folyamat azon túl, hogy környezetbarát, olcsó és hatékony is.

Ha egy növényi alapú termék elbomlik vagy elég, nem kerül plusz széndioxid a légkörbe, ellentétben a petróleummal, ezért a petróleum alapú anyagok növényi alapúakkal történő leváltásának gondolata már jó ideje motoszkál a tudósok fejében. Azonban mindezt költséghatékonyan megoldani egyáltalán nem tűnt egyszerű feladatnak. A petróleum molekuláival igen egyszerű a munka, jó pár kötést képesek bemutatni egymással az éppen szükséges műanyag előállítása érdekében, ami lehet poliészter, polipropilén, polietilén, és így tovább. A petróleum molekulák költségkímélők is, szinte melléktermék nélkül olvadnak be a végtermékbe, míg ugyanez a biológiai molekulákról már messze nem mondható el.

A biológiai molekulák jóval összetettebbek, ezért egészen új gyártási alapelveket kell kitalálni számukra. A feladattal James Dumesic vegyészmérnök professzor és munkatársa, Jurij Roman-Leskov igyekezett megbirkózni, akik először a gyümölcsben található cukrot, a fruktózt vízben oldották, majd egy katalizátort adtak az elegyhez. Ezt követően egy szerves oldószert kevertek bele és az egész kotyvalékot 180 Celsius fokra hevítették. A folyamat hatására a cukor elvesztett három vízmolekulát, melyek egyszerűen hozzákeveredtek az oldathoz használt vízhez, a cukor pedig négyötöd részben egy 5-hidroximetilfurfural (HMF) nevű anyaggá alakul. A vízből történő kivonáshoz egy olajos oldószer réteget alkalmaztak, ami a cukoroldat tetején elhelyezve magához vonzotta a HMF molekulákat, az oldószer pedig vákuumban könnyedén elpárologtatható.

A HMF számos hőkezelt élelmiszeripari termékben jelen van, a gyümölcslevektől kezdve a mézeken át egészen a tejig, ismereteink szerint alacsony szinten teljesen ártalmatlan. Emellett rendkívül hasonló a petróleum alapú molekulákhoz mind szerkezetét, mind viselkedését tekintve. Segítségével teljes egészében növényivé lehetne tenni a poliésztert, sőt bioüzemanyagokat is készíthetnek belőle, ami az emelkedő olajárak mellett egyáltalán nem elvetendő, így a zsírok és olajok mellett a cukor is beállhat a potenciális alapanyagok sorába.

A kihívást a HMF ipari alkalmazása jelenti, mivel akad néhány különbség a petróleumhoz képest, ami miatt átalakításokra lenne szükség, a megvalósulás innentől pedig újra a költség oldal kérdése.