Caminho para tornar Xileno de alto rendimento ingrediente chave para produção de plástico oriundo de biomassa


Uma equipe de engenheiros químicos, liderada por Paul J. Dauenhauer da Universidade de Massachusetts Amherst descobriu um método novo, de alto rendimento de produzir o ingrediente-chave usado para fazer garrafas de plástico de biomassa. O processo é barato e atualmente cria o p-xileno  com um rendimento eficiente de 75%, usando a maior parte da matéria-prima de biomassa, diz Dauenhauer.

Dauenhauer, professor assistente de engenharia química na UMass Amherst, diz que a nova descoberta mostra que há uma maneira eficiente e renovável para produzir um produto químico que tem uso imediato e reconhecível para os consumidores. Ele diz que a indústria de plásticos atualmente produz p-xileno do petróleo e que o novo processo renovável cria exatamente a mesma química de biomassa.
Você pode misturar nossos químicos renováveis com o material à base de petróleo e o consumidor não seria capaz de dizer a diferença, "diz Dauenhauer.

Os consumidores saberao dos plásticos feitos deste novo processo pelo rótulo reciclagem triangular "# 1" em recipientes de plástico.  Produtos químicos a base de xileno são utilizados para produzir um plástico chamado PET (ou polietileno tereftalato), que é atualmente usado em muitos produtos, incluindo garrafas de refrigerante, embalagens para alimentos, fibras sintéticas para peças de vestuários e até mesmo automóveis.
O novo processo usa um catalisador de zeólito capaz de transformar glicose em p-xileno em uma reação de três etapas dentro de um reator de biomassa de alta temperatura. Dauenhauer diz que isso é um grande avanço, já que outros métodos de produção de renovável p-xileno ou são caros (por exemplo, fermentação) ou são ineficientes devido aos baixos rendimentos.

Uma chave para o sucesso deste novo processo é o uso de um catalisador que é projetado especificamente para promover a reação do p-xileno sobre outras reações menos desejáveis. Dauenhauer diz que seus colegas de pesquisa, professores Wei Fan da UMass Amherst e Raul Lobo da Universidade de Delaware, projetaram o catalisador. Após uma série de modificações, a equipe foi capaz de ajudar a melhorar o rendimento da reação. Ele também diz que a modificação adicional do processo ainda pode impulsionar o rendimento p-xileno e tornar o processo economicamente mais atraente.

"Nós descobrimos que o desempenho da reação da biomassa foi fortemente afetada pela nano-estrutura do catalisador, que fomos capazes de otimizar e obter rendimento de 75 por cento," diz Fan. Calculos realizadas pela equipe de tem sido fundamentais para compreender o mecanismo de reação e o papel do catalisador e como fazer alterações para o catalisador melhorar o rendimento do processo.
Além de Wei Fan e Dauenhauer, a equipe de investigação é composta por Luke Williams da UMass Amherst e Chang Chun-Chih, estudantes de doutoramento em engenharia química e seus colaboradores, professores Raul F. Lobo, Dionisios g. Vlachos e Stavros Caratzoulas, bem como doutoranda Nima Nikbin e o companheiro Phuong da Universidade de Delaware.

Esta descoberta é uma parte de um esforço maior pelo Centro de catálise inovação energética (CCEI) para criar tecnologias inovadoras para a produção de biocombustíveis e produtos químicos de biomassa lignocelulósicos. O centro é financiado pelo departamento de energia dos Estados Unidos como parte do centro de investigação e programa energia sem fronteiras  (EFRC) que combina a mais de 20 membros do corpo docente com competências de investigação complementar para colaborar em resolver a maior parte do mundo pressiona desafios energéticos.

A descoberta para a produção de plásticos acrescenta uma outra dimensão ao portfólio de realizações do CCEI. Em 2010, uma equipe de investigação CCEI liderada por Mark Davis de Caltech descobriu um catalisador novo, chamado Tin-Beta, que pode converter glicose em frutose. Este é o primeiro passo na produção de um grande número de produtos direcionados, incluindo os biocombustíveis e bioquímicos, incluindo o bloco de construção de celulose, o principal constituinte das árvores e mundança em p-xileno.
Além disso, uma equipe liderada por Ray Gorte e John Vohs na Universidade da Pensilvânia desenvolveu uma tecnologia de células de combustível  que converte biomassa sólida em electricidade e outra liderada por George Huber e Wei Fan da UMass Amherst melhorou o rendimento a compostos aromáticos que podem ser usados como combustíveis de entrada para gasolina.

Fonte: Sciencedaily
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