ARAŞTIRMACILAR, AĞAÇLARDAN YENİLENEBİLİR ARABA LASTİKLERİ ÜRETME SÜRECİNİ KEŞFETTİ.

    AĞAÇLARDAN YENİLENEBİLİR ARABA LASTİKLERİ ÜRETME

    Biyokütleden türeyen kimyasalların yenilenebilir polimerlere katalitik olarak dönüştürülmesi, laboratuar karıştırmalı tank reaktörlerde gerçekleşir.

        Minnesota Üniversitesi liderliğindeki bir araştırmacı ekibi, lastik üretim endüstrisini arka bahçemizde bulunan yenilenebilir kaynaklara çevirerek, ağaçlardan ve otlardan otomobil lastikleri üretmek için yeni bir teknoloji keşfetti.

        Konvansiyonel otomobil lastikleri, çoğunlukla fosil yakıtlardan üretildiği için çevreye zararlı etkileri olduğu bilinmekte. Ağaç ve otları içeren biyokütleden üretilen otomobil lastikleri aynı kimyasal makyaj, renk, şekil ve performansa sahip, mevcut otomobil lastikleriyle aynı olacaktır.

        Yeni çalışma, kimya ve catalysis bilimlerinin önde gelen bir dergisi olan American Chemical Society'nin ACS catalysis tarafından yayınlandı. Araştırmanın yazarları arasında Minnesota Üniversitesi'nden, Massachusetts Üniversitesi'nden Amherst Üniversitesi'nden araştırmacılar ve Minnesota Üniversitesi'nde Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilen Merkezi olan Sürdürülebilir Polimerler Merkezi yer alıyor.

        Minnesota Üniversitesi Kimya Mühendisliği ve Malzeme Bilimleri Bölümü öğretim üyesi Paul Dauenhauer, “Ekibimiz, ağaçlar, otlar veya mısır gibi doğal ürünlerden otomobil lastiklerindeki ana molekül olan izopren yapmak için yeni bir kimyasal süreç hazırladı” dedi. Çalışmanın “Bu araştırma, milyar dolarlık otomobil lastikleri endüstrisi üzerinde büyük bir etkiye sahip olabilir.”

        Sürdürülebilir Polimerler Merkezi'ne fon sağlayan Ulusal Bilim Vakfı (NSF) kimya bölümünden sorumlu müdür yardımcısı Carol Bessel, “İşbirliği biyokütle izoprene kadar olan bu araştırmanın anahtarıydı” dedi. “Farklı yaklaşım ve becerilere sahip araştırmacılar arasındaki bu işbirliği ve sinerji gerçekten NSF Kimyasal Yenilik Programı Merkezlerinde tanıtmaya çalıştığımız şeydir.”

        Günümüzde, izopren 'kırma' adı verilen bir süreçte petrole benzeyen molekülleri termal olarak parçalayarak üretilmektedir. İzopren daha sonra yüzlerce ürün arasından ayrılmakta ve saflaştırılmaktadır. Son aşamada, izopren otomobil lastiklerinde ana bileşen olan katı bir polimer oluşturmak için uzun zincirlerle kendisi ile reaksiyona girer.

        Biyokütleden türetilen izopren, son on yılda lastik şirketlerinin önemli bir girişimidir ve çabaların çoğu fermantasyon teknolojisine (etanol üretimine benzer şekilde) odaklanmıştır. Bununla birlikte, yenilenebilir izopren mikroplardan üretmek zor bir süreçti ve onu tamamen biyolojik bir süreçle tamamlama çabaları başarılı olmadı.

        NSF'nin finanse ettiği sürdürülebilir Polimerler Merkezi'nden araştırmacılar, otlar, ağaçlar ve mısır da dahil olmak üzere biyokütle kaynaklı şekerlerle başlayan yeni bir prosese odaklandı. Üç aşamalı bir işlemin 'hibridize' olduğu zaman optimize edildiğini, bunun anlamı mikroplarla yapılan biyolojik fermantasyonu, petrol rafine etme teknolojisine benzeyen klasik katalitik rafine ile birleştirdiğini buldular.

        Yeni prosesin ilk adımı, biyokütleden türetilen, itakonik asit adı verilen bir ara ürüne glikoz gibi şekerlerin mikrobik fermantasyonudur. İkinci aşamada, itakonik asit metil-THF (tetrahidrofuran) denilen bir kimyasal hidrojen ile reaksiyona sokulur. Araştırma ekibi, oldukça verimli bir katalizör görevi gören eşsiz bir metal-metal bileşimi tespit ettiğinde, bu adım optimize edildi.

        Proses teknolojisi atılımı, metil-THF'yi izoprene kurutmak için üçüncü adıma geldi. Yakın zamanda Minnesota Üniversitesi'nde P-SPP (Fosfor Kendinden Süngerli Pentasil) olarak keşfedilen bir katalizör kullanan ekip, izopren olan katalitik ürünün çoğuyla birlikte yüzde 90 gibi yüksek bir katalitik etkinlik gösterdi. Üç aşamalı bir prosese birleştirildiğinde, izopren yenilenebilir bir şekilde biyokütle kaynaklı olabilir.

        Dauenhauer, “S-PPP gibi yeni P içeren zeolit katalizörlerin performansı şaşırtıcıydı” diyor. Bu yeni katı asit katalizörü sınıfı, çarpıcı derecede geliştirilmiş katalitik etkinlik sergiler ve yenilenebilir izoprenin mümkün olmasının sebebidir” diyor.

        Dünyaca ünlü bir polimer uzmanı Frank Bates ve Minnesota Üniversitesi Regents Üniversitesi Kimya Mühendisliği ve Malzemeleri Profesörü'nden “Ekonomik olarak biyolojik kaynaklı izopren, fosil yakıtlar yerine yenilenebilir, kolaylıkla temin edilebilir kaynakları kullanarak otomobil lastiklerinin yerli üretimini geliştirme potansiyeline sahiptir” Bilim. “Bu keşif, teknolojik açıdan gelişmiş birçok lastik esaslı ürünü de etkileyebilir.”

        Profesör Dauenhauer'e ek olarak, Minnesota Üniversitesi'nden araştırmacılar Michael Tsapatsis ve Kechun Zhang, doktora sonrası araştırmacılar Omar Abdelrahman, Dae Sung Park, Charles Spanjers ve Limin Ren ve mevcut öğrenci Katherine Vinter idi. Massachusetts Üniversitesi Amherst profesörü Wei Fan ve öğrenci Hong Je Cho da araştırma ekibinin bir parçasıydı.

    Daha fazla: Omar A. Abdelrahman et al. Renewable Isoprene by Sequential Hydrogenation of Itaconic Acid and Dehydra-Decyclization of 3-Methyl-Tetrahydrofuran, ACS Catalysis (2017). DOI: 10.1021/acscatal.6b03335

    Çeviri: Celal DEMİRTAŞ

    Yayınlama tarihi: 15.02.2017

    Referans Dergi: ACS Catalysis

.
.