Katalysatorutveckling inte bara för effektiv omvandling av växtoljor (FAE) till förädlade kemikalier (finkemikalier) och råmaterial för polymerer, utan också för effektiv depolymerisation (kemisk återvinning) av alifatisk polyester, genom utbyte av esterbindningar (transesterifiering) i närvaro av katalysator. Kredit:Kotohiro Nomura
Professor Kotohiro Nomuras forskargrupp vid Tokyo Metropolitan University utvecklade två högpresterande katalysatorer för effektiv syntes av förädlade kemikalier (finkemikalier, monomerer) från polyester och vegetabilisk olja. Deras viktigaste upptäckt är att bara uppvärmning av en blandning av polyester och alkohol kan omvandla lösningen till råmaterial. Deras forskning publiceras i ACS Sustainable Chemistry &Engineering .
Plastavfall är ett enormt miljöproblem som måste lösas omedelbart, men mängden plast som återanvänds är fortfarande låg. Polyestrar, som består av upprepade "esterbindningar" som bildas genom reaktionen mellan karboxylsyra och alkohol, används i plastflaskor och kläder. Om dessa esterbindningar kunde brytas helt, skulle polyester kunna omvandlas tillbaka till sina råmaterial. Konventionella metoder kräver dock höga temperaturer och stora mängder sura och/eller basiska material. Därför önskas en enkel, billig och miljövänlig metod.
Nomuras forskargrupp utvecklade katalysatorer för att underlätta syntesen av kemikalier med högt förädlingsvärde (d.v.s. finkemikalier) såsom råvaror för polymerer, tvättmedel och kosmetika från oätliga vegetabiliska oljor, och upptäckte två typer av högpresterande katalysatorer:en kalciumkatalysator. oxidkatalysator och en titankatalysator. Dessa katalysatorer är effektiva för att bryta ner polyester baserat på samma kemiska reaktion (transesterifiering) och har visat sig kunna omvandla polyester till råmaterial med nästan 100 % selektivitet.
Kalciumoxid, som är billigt och lätt att förvärva, har en bevisad meritlista i industriella tillämpningar. Denna forskargrupps idé om att använda en katalysator som används för att omvandla vegetabiliska oljeestrar direkt som en polyesterkrackningskatalysator saknar motstycke i forskningslitteraturen. Dessutom är genomförandet billigt med låg miljöpåverkan. Dessutom, eftersom dessa titankatalysatorer möjliggjorde ett brett spektrum av tillämpningar, lovar de att producera olika finkemikalier från vegetabilisk olja, såväl som för att återanvända plastavfall för att producera kemikalier med högt förädlingsvärde.
Katalytisk depolymerisation (kemisk återvinning) av alifatisk polyester med etanollösning. (a) före reaktionen:poly(etylenadipat) 500 mg, etanol 5,0 ml, titankatalysator (1,0 mol%). (b) Reaktionsblandning efter 150 ºC i 6 timmar (klar lösning). Omrörningsstav observerades i botten (som en vit stapel). (c) Efter avlägsnande av flyktigt ämne (etanol) från reaktionsblandningen (b) i vakuum. Dietyladipat och etylenglykol uppsamlades uteslutande genom detta förfarande. Kredit:Kotohiro Nomura
