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I monomeri rinnovabili di Shift Verso in Polimerizzazione di Addizione
Con una produzione globale di plastica superiore a 400 milioni di tonnellate all'anno, l'affidabilità dei materiali da mangimi fossili, come la nafta e il gas naturale, rimane un importante contributo alle emissioni di carbonio e alla deplezione delle risorse.
Comprendere i monomeri Rinnovabili in Polimerizzazione Addizione
Cosa sono i Monomeri Rinnovabili?
I monomeri di rinominabilità sono molecole di peso molecolare sintetizzate da mangimi biologici come l'amido di mais, la canna da zucchero, la biomassa lignocellulosica, o gli oli di alghe. Questi monomeri servono come sostituzioni dirette per—o alternative funzionali a—i monomeri petrolchimici tradizionali come l'etilene, il propilene, lo stilato e gli acrilati.
Perché la polimerizzazione dell'aggiunta è il fuoco
La polimerizzazione dell'addizione (conosciuta anche come polimerizzazione della catena) è il metodo dominante per la produzione di materie termoplastiche come polietilene, polipropilene, polistirene e cloruro polivinilico. Questi materiali rappresentano circa il 70-80% di tutte le materie plastiche prodotte a livello globale.
I vantaggi principali di plastica monomeri-basata rinnovabile
Vantaggi ambientali e climatici
Il vantaggio più immediato dei monomeri rinnovabili è la riduzione delle emissioni di gas serra. Quando vengono utilizzati i mangimi di biomassa, il carbonio catturato dalle piante durante la fotosintesi compensa il carbonio rilasciato alla fine della vita (o ancora prima durante l'elaborazione se viene utilizzata l'energia rinnovabile).
Vantaggi economici e strategici
Il miglioramento delle condizioni di vita e di lavoro, che si basano su una maggiore flessibilità e una maggiore flessibilità, è un fattore di rischio per la salute e la sicurezza dei consumatori.
Potenziale e sartoria delle prestazioni
I polimeri a bassa resistenza al vetro (per esempio, la bassa temperatura di transizione del vetro di PLA) hanno però ridotto i progressi recenti nella copolimerizzazione e nel design monomero, per produrre materiali su misura con specifici profili di cristallinità, tenacità e degradazione.
Sfide critiche all'adozione di Widespread
Feedstock Disponibilità e Concorso d'Uso Terreno
La produzione di semi di lino e di semi di lino, di semi oleosi, di semi o di semi di lino, di semi o di semi di lino, di semi o di semi di lino, di semi o di semi di lino, di materie grasse, di materie prime, di materie prime, di materie prime, di materie prime, di materie prime, di materie prime, di materie prime, di materie prime, di origine vegetale, di origine animale, di origine animale, di origine animale, di origine animale, di origine animale, di origine animale, di origine animale, di origine animale, di origine animale, di origine animale, di origine animale, di origine animale, ecc.
Costo e scalabilità
Nonostante i progressi, molti monomeri rinnovabili rimangono più costosi dei loro equivalenti fossili, spesso 1,5 a 4 volte più alti, a seconda del monomero e della regione. Questo premio di costo è in parte dovuto a volumi di produzione più piccoli e a catene di approvvigionamento meno mature.
Abbinamento e considerazioni di fine vita
Non tutti i monomeri rinnovabili producono polimeri con proprietà identiche a quelle basate sui fossili. Alcune alternative basate su bio soffrono di minore stabilità termica (ad esempio, acido poliitaconico), più velocemente degradazione idrolitica (ad esempio, PLA), o una limitata compatibilità con gli aiuti di trasformazione e gli stabilizzatori esistenti.
Prominenti Monomeri Rinnovabili e le loro Percorsi di Polimerizzazione
Acido lattico e acido polilattico (PLA)
L'acido lattico, prodotto attraverso la fermentazione batterica degli zuccheri (principalmente da mais o da zuccheri), è il monomero rinnovabile più di successo commerciale per la polimerizzazione aggiuntiva. Il monomero stesso non è polimerizzato direttamente dalla catena-crescita; invece, l'acido lattico è convertito per la prima volta alla catastrofe ciclica ]
Etilene e polietilene a base di bio-bio (Bio-PE)
Il bio-etilene è prodotto con una bio-etanolo disidratazione derivata da zuccheri, barbabietole da zucchero, o da mangimi cellulosici. Il monomero è chimicamente identico all’etilene fossile, consentendo una produzione senza soluzione di continuità di polimeri a bassa densità bio-based ad alta densità (HDPE-)-], polietilene a bassa densità
Acido Succinico per Poliesteri e Poliuretani
L'acido fosforico (costituito anche da acido butanoide) è un acido dicarbossilico C4 prodotto dalla fermentazione di zuccheri con ceppi ingegnerizzati di I succinici di bafia o Escherichia coli[FLT-FLT:3]]].
Acido italico – Un monomero bio-basato versatile
L'acido osteologico è prodotto dalla fermentazione fungina del glucosio usando Aspergillus terreus]. Strutturalmente un acido titilenebutanedioico, l'acido itanico contiene un gruppo di vinile reproprio che lo rende utilizzabile per la polimerizzazione ad aggiunta free-radical.
Il ruolo della catalisi e della chimica verde
Avanzamenti in Catalizzatore Design
I catalisi sono il linchinstro che collega i monomeri rinnovabili ad una polimerizzazione efficiente. I catalizzatori tradizionali (ad esempio, i perossidi per la polimerizzazione libera-radica, i metallicei per la polimerizzazione della pallafine) spesso richiedono una modifica per gestire i monomeri con i gruppi funzionali polari (idrossili, carbossili, ammine) senza avvelenare il sito attivo.
Valutazione del ciclo di vita (LCA) Prospettive
La politica di produzione di petrolio e di petrolio (in particolare l’energia elettrica) è più diffusa e più diffusa (in particolare la produzione di petrolio, la produzione di petrolio, la produzione di petrolio, la produzione di petrolio, la produzione di petrolio, la produzione di petrolio, la produzione di petrolio, la produzione di petrolio, la produzione di petrolio, la produzione di petrolio, la produzione di petrolio, la produzione di petrolio e la produzione di petrolio.
Direzioni e Outlook di mercato
Integrazione dell'economia circolare
L’integrazione dei biopolimeri organici a lungo termine è più semplice per la sostituzione del carbonio fossile. L’ideale è che le materie plastiche realizzate da monomeri rinnovabili dovrebbero essere progettate per il riciclaggio ad alto valore (meccanico e chimico) o per il compostaggio industriale, chiudendo il ciclo del carbonio.
Driver di policy e regolamentari
Le imposte sul carbonio, gli appalti pubblici verdi e i requisiti di contenuto rinnovabili obbligatori, sono in grado di inclinare il campo di gioco economico verso i materiali bio-based. Negli Stati Uniti, il programma BioPreferred designa i prodotti con il contenuto di biomassa qualificante, mentre l’USD fornisce garanzie di prestito per le biorefinerie. In Asia, il “14 ° piano quinquennale” promuove i materiali bio-gradi come industria strategica,
Ricerca Frontiere
La ricerca continua sta spingendo i confini di ciò che i monomeri rinnovabili possono raggiungere.
- Biosintesi diretta[]] di monomeri interni microrganismi ingegnerizzati (ad esempio, fotoproduzione di etilene da cianobatteri, percorsi “verdi” a 1,3-butadiene).
- Il design del biopolimero[[]] utilizzando la polimerizzazione controllata in sequenza per imitare le proprietà dei copolimeri del blocco e degli elastomeri termoplastici da blocchi di edifici rinnovabili.
- polimeri di guarigione e intelligenti[[]] derivati da monomeri bio-based, come gli idrogeli poli (acido siconico) con comportamento reattivo pH.
- L'intensificazione della processità[]] utilizzando reattori a flusso continuo e polimerizzazione assistita da microonde per ridurre l'uso energetico e migliorare la resa dei polimeri monomeri.
Queste innovazioni, combinate con i costi di caduta delle scorte di mangimi derivati dalla biomassa (soprattutto residui agricoli e rifiuti forestali), suggeriscono che i monomeri rinnovabili possano catturare il 15-20% del mercato monomero globale del 2035, in crescita del 2% circa oggi.
Conclusione: La strada principale per le materie plastiche sostenibili
L'uso di monomeri rinnovabili, oltre a una politecnica, offre un percorso tecnico ed economico favorevole alle materie plastiche sostenibili, dal PLA derivato dal lattoide al bioetilene e all'acido itanico, un portafoglio crescente di blocchi di costruzione a base di biomassa può essere elaborato utilizzando le infrastrutture di produzione esistenti, offrendo prodotti con minori impronte di carbonio e una ridotta dipendenza dalle risorse fossili finite.