Biyokütle Enerjisi Kullanımı İle Yenilenebilir Plastikler Elde Edilebiliyor
Selülozik biyoyakıtlar, ekonomik anlamda oluşan yığılma sorununu çözebilir.
Amerika Birleşik Devletleri Wisconsin-Madison Üniversitesi mühendisleri plastik üretiminde(1,5-pentandiol) biyo kütleden elde edilen kimyasal madde kullanımı ile ilgili bir yol geliştirdiler.
Araştırmacı bu takım, kimya ve biyoloji mühendisi profesörü George Huber öncülüğünde çalıştılar ve biyolojik olarak üretilebilen kimyasalı geliştirdiler. Bu maddenin petrolden türeyen plastik maddelere karşı durabilecek özellikleri taşıyabileceğini belirttiler. Bu kimyasallar biyolojik olarak üretilebilen yakıt ve kimyasalların ekonomik gelişimlerini destekleyen bir selülozik biyo rafineride ortak ürün olarak üretilebilecek. Son zamanlarda selülozik biyo yakıtlar, ilk üretilen şekerin ya da diğer fermente ürünlerin üretiminden gelen biyo yakıtlara göre daha pahalı hale geldiler.
Biyokütle enerjisi, petrol ürünlere göre ağırlıkça %40 daha fazla O2 içeriyor. Bunun yanında petrol ve türevlerinin yalnızca %0,1 O2 içerdiği de biliniyor. Madison’un takım metodu da biyokütleden gelen O2’ yi kullanarak 1-5 pentandiole dönüşmesini sağlayan kimyasal tepkimenin gerçekleşmesini sağlamak. Onlar, şimdiye kadar tepkimeye hammadde sağlayan mısır bitkisini, huş ağacını ve çim besleme stoklarını kullanıyorlardı.
Huber, bu prosesin 5 karbonlu linyoselülozik biyokütlenin fraksiyonu sonucu oluşan hemiselüloz ile başladığını açıkladı. Bu proses, ksiloz oluşturmak için hidroliz tepkimesinin gerçekleştiği bir tepkimedir ve daha sonra dehidrojenasyon tepkimesi ile furfural oluşturur. Oluşan furfural daha sonra tetrahidrofurfuril alkol (THFA) oluşturmak üzere hidrojene edilir. Huber “ Burada gerçekleşen tepkimeler biyokütleden furfural oluşturan ve sonunda THFA oluşmasını sağlayan bir dizi prosesten meydana gelir.” Der.
Tetrahidrofurfuril alkol (THFA) , araştırmacı takımın bu yeni prosesinin başlangıç maddesi olmuştur. Birinci aşamada, 648 K sıcaklık ve 1 atm basınç koşullarında; THFA’yı dihidropiran (DHP) haline dönüştürmek için katı bir asit katalizörü olan γ-Al203 kullanılır.
DHP, su içerisinde 373 K sıcaklıkta hidroksi-tetra-hidropiran (2-HY-THP) ve bunun tautomeri olan 5-hidroksi-aldehit (5-HY-Val) haline dönüştürülür. Bu denge karışımı; 383-393 K sıcaklıkta, rutenyum katalizörü ile hidrojenlenir ve 45 bar basınç koşullarında hidrojen ile 1-5 pentandiol oluşumunu sağlar.
Huber ve araştırma takımı, 1-5 pentandiolü oluşumunu sağlayan ve biyokütle enerjisi ile gerçekleşen bu prosesin diğer hammadde kaynaklarına göre altı kat daha ucuz ekonomik bir hammadde olduğunu belirtiyorlar.
“Bu atılım, biyokütle enerjisinden türetilen emtia kimyasallarının petrol türevi ürünlerin yerini alması için nasıl ekonomik bir yol izlendiğini gösteriyor.” Diyor Huber. Aynı zamanda da “Biyokütle enerjisnin büyüdüğü kırsal ekonomileri nasıl geliştirdiğimizi de gösteriyoruz.” Diye ekliyor.
1-5 pentandiol henüz yaygın olarak kullanılmıyor fakat Huber, kimya mühendislerinin yaygın olarak kullanılması yönünde çalışmalarını ilerlettiklerini belirtiyor. 5C hidrokarbon hammadesinin yeterli olmamasından dolayı gelişmelerin yavaşladığını fakat alternatif olarak iki ortak plastik öncüsü olan 1,4 bütandiol ve 1,6 hekzandiolün yerini alabileceğini belirtiyorlar. Sırası ile 1,4 bütandiol ve 1,6 hekzandiolün , US$1,600–2,800/ton ve US$2,500–4,500/ton fiyata sahip olduğunu ekliyorlar.
Kimyasalların yılda 6 milyon dolardan fazla pazarı vardır diyebiliriz. Huber, onların metodunun 1-5 pentandiolü üretmeye yönelik olduğunu ve bu prosesin US$2,488/ton dan daha az bir fiyata üretildiğini söylüyor. Araştırmacılar bu tekniği kullanarak 1,4 bütandiol ve 1,6 hekzandiolün üretilebileceğine inanıyor. Wisconsin Mezun Araştırmaları Vakfı (WARF) araştırmacısı Leigh Cagan “Bu proses ile aynı zamanda ticari bir kar elde edildi ve bunun üzerine bizlerde prosesi daha fazla geliştirip büyütmek için araştırmalarımıza devam ediyoruz.” Diye ekliyor.
Kaynak : thechemicalengineer.com
