Is é an t-iarracht ar roghanna eile inbhuanaithe ar cheimiceáin peitriliam-bhunaithe ceann de na dúshláin eolaíocha a shainmhíníonn ár gcuid ama. I measc na n -iarrthóirí is bisiúla tá díorthaigh furan , aicme comhdhúile orgánacha le struchtúr fáinne sainiúil a bhfuil poitéinseal ollmhór acu mar bhloic thógála do phlaistigh, breoslaí, agus ceimiceáin mhín. Níl an cheist lárnach a thuilleadh dá mba rud é go Is féidir na comhdhúile seo a ullmhú ó bhithmhais in -athnuaite, ach an dóigh Is féidir é seo a dhéanamh go héifeachtúil, go heacnamaíoch, agus go hinbhuanaithe. Is é an freagra ná go bhfuil sé thar a bheith cáilithe, fós cáilithe, tá. Is réimse gníomhach taighde agus forbartha tionsclaíche é an claochlú ar bhithmhais lignocellulosic go hardáin luachmhara furan.
Ní hamháin gur fiosrachtaí eolaíochta iad díorthaigh furan; Is athsholáthar feidhmiúil iad le haghaidh gnáth-aromatics peitriliam-díorthaithe cosúil le beinséin, tolúéin, agus xiléin. Soláthraíonn a struchtúr móilíneach, ina bhfuil ocsaigin laistigh den fháinne, imoibríocht uathúil a fhágann gur réamhtheachtaithe idéalach iad do raon leathan ábhar.
Is iad an bheirt bhall is suntasaí den teaghlach seo:
5-hydroxymethylfurfural (HMF): Is minic a thugtar an “fathach codlata” ar cheimic bhithbhunaithe, is móilín ardán ildánach é HMF. Is féidir é a thiontú ina raon éagsúil táirgí, lena n -áirítear:
Aigéad 2,5-Furandicarboxylic (FDCA): Athsholáthar díreach ar aigéad terephthalic i dtáirgeadh terephthalate poileitiléin (PET). Tá airíonna bacainn níos fearr ag an bpolaiméir, an furanoate poileitiléin (PEF) mar thoradh air, rud a fhágann go bhfuil sé oiriúnach do bhuidéalú dí.
2,5-dimethylfuran (DMF): Bithbhreosla ardfhuinnimh le dlús fuinnimh atá inchomparáide le gásailín.
Furfural: Ceimiceán tionsclaíoch seanbhunaithe a tháirgtear ar scála ~ 300,000 tonna in aghaidh na bliana. Úsáidtear é go príomha chun alcól Furfuryl a dhéanamh, príomh -roisín do cheanglóirí gaineamh teilgcheárta, agus mar phointe tosaigh do cheimiceáin eile cosúil le haigéad furoic agus tetrahydrofuran.
Tá luach na móilíní seo ina gcumas an bhearna a dhúnadh idir bithmhais chasta agus táirgí deiridh spriocdhírithe, ardfheidhmíochta.
Ní barra bia an phríomhfhoinse do furans bithbhunaithe, ach bithmhais lignocellulosic . Áirítear leis seo iarmhair talmhaíochta (m.sh., stover arbhair, tuí cruithneachta, bagasse), barra fuinnimh tiomnaithe (m.sh., miscanthus, lascghearradh), agus dramhaíl foraoiseachta (m.sh., sceallóga adhmaid, min sáibh). Tá an fócas “neamhbhia” seo ríthábhachtach chun iomaíocht a sheachaint leis an slabhra soláthair bia agus chun fíor-inbhuanaitheacht a chinntiú.
Is maitrís chasta é LIOCELLULOSE atá comhdhéanta de thrí phríomhpholaiméir:
Ceallalós: Polaiméir criostalach glúcóis.
Hemicellulose: Polaiméir brainseach, éagruthach go príomha de shiúcraí C5 cosúil le xylose agus arabinose.
Lignin: Polaiméir casta, aramatach a sholáthraíonn déine struchtúrach.
Is é an rud is tábhachtaí chun díorthaigh furan a tháirgeadh ná na siúcraí atá gafa laistigh den struchtúr láidir seo a dhíghlasáil.
Is próiseas ilchéime é an t-athrú bithmhaise a thiontú ina ndíorthaigh furan, agus is iondúil go mbíonn dí-thógáil ann agus ina dhiaidh sin tiontú catalaíoch.
1. Deconstruction agus réamhchóireáil
Tá bithmhais amh athchúrsáilte go mór. Is é an chéad chéim ná réamh -chóireáil chun an truaill lignin a bhriseadh síos agus cur isteach ar struchtúr criostalach ceallalóis, rud a fhágann go bhfuil na polaiméirí carbaihiodráit inrochtana. I measc na modhanna tá pléascadh gaile, réamh -chóireáil aigéad, agus leathnú snáithín amóinia. Tar éis réamhchóireála, is minic a úsáidtear einsímí (ceallacha agus hemicellulases) chun na polaiméirí a hidrealú ina siúcraí monaiméireacha: go príomha glúcós (ó cheallalós) agus xylose (ó hemicellulose).
2. An tiontú catalaíoch go furans
Is é seo an croí -chlaochlú ceimiceach, áit a ndéantar siúcraí simplí a thimthriall i bhfáinní furan.
An cosán go Furfural: Déantar díhiodráitiú aigéad-catalyzed, an príomh-shiúcra C5 ó hemicellulose, chun furfural a dhéanamh. Is próiseas tionsclaíoch seanbhunaithe é seo, go minic ag baint úsáide as aigéid mhianracha cosúil le haigéad sulfarach ag teochtaí ardaithe. Díríonn taighde ar chatalaígh aigéad soladach níos éifeachtaí agus ar chórais imoibreora biphasic (ag baint úsáide as uisce agus tuaslagóir orgánach) a fhorbairt chun an furfural a bhaint go leanúnach agus chun a dhíghrádú a chosc.
An cosán go HMF: Is é glúcós, an siúcra C6 ó cheallalós, an bunábhar is fearr le haghaidh HMF. Mar sin féin, tá a chomhshó níos dúshlánaí ná a chomhshó ná mar atá ag Xylose go Furfural. Is iondúil go n -éilíonn sé catalaíoch aigéad Lewis chun glúcós a dhéanamh go fruchtós, agus ina dhiaidh sin catalaíoch aigéad Brønsted chun fruchtós a dhíhiodráitiú isteach i HMF. Is mór an fócas taighde é an catalysis seo a bhainistiú agus imoibrithe taobh a íoslaghdú (m.sh., foirmiú humber). Léirigh úsáid na gcóras biphasach, leachtanna ianach, agus timpeallachtaí tuaslagóra núíosacha gealltanas suntasach maidir le toradh agus roghnaíocht HMF a fheabhsú.
Cé go bhfuil an eolaíocht cruthaithe, tá bacainní suntasacha ag baint le táirgeadh mór-scála inmharthana agus inbhuanaithe de dhíorthaigh furan ó bhithmhais.
Toradh agus roghnaíocht: Tá na frithghníomhartha díhiodráitithe i mbaol frithghníomhartha taobh, as a dtagann foirmiú fotháirgí intuaslagtha agus humins pholaiméireacha dothuaslagtha. Laghdaíonn siad seo toradh an furan atá ag teastáil agus is féidir leo imoibreoirí a bhréagnú.
Catalaíoch Dearadh agus Costas: Tá aigéid aonchineálacha creimneach agus deacair iad a aisghabháil. Tá sé ríthábhachtach catalaígh ilchineálacha láidre, roghnacha agus ath -inúsáidte a fhorbairt ach is dúshlán é i gcónaí. Is ábhar imní iad costas agus tocsaineacht fhéideartha roinnt catalaígh ard (m.sh. iad siúd ina bhfuil miotail lómhara).
Deighilt agus íonú: Is anraithí uiscí casta iad na meascáin imoibriúcháin. Is próiseas dian agus costasach fuinnimh é an díorthach sprice furan a leithlisiú i ard-íonacht ón meascán seo, agus is minic a léiríonn sé cuid shuntasach den chostas táirgthe iomlán.
Loighistic agus inathraitheacht bunábhar: Tá bailiú, iompar, agus stóráil dlúis íseal, bithmhais atá scaipthe go geografach dúshlánach go loighciúil agus go heacnamaíoch. Ina theannta sin, is féidir le comhdhéanamh na bithmhaise athrú go mór bunaithe ar fhoinse agus ar shéasúr, rud a chuireann le próiseas comhshó comhsheasmhach a bharrfheabhsú.
Ní fantaisíocht amhantrach é ullmhú díorthach furan ó bhithmhais in -athnuaite; Is iarracht eolaíoch agus thionsclaíoch inláimhsithe é. Is réaltacht tráchtála é táirgeadh furfural ar feadh na mblianta, ag feidhmiú mar chruthúnas coincheap. Tá an turas do HMF agus a dhíorthaigh ardleibhéil mar FDCA níos faide ar feadh na píblíne forbartha, agus tá roinnt cuideachtaí ag oibriú píolótach agus plandaí ar scála taispeántais.
Ní babhtáil shimplí é an t -aistriú ó pheitriliam go bithmhais. Éilíonn sé athmhachnamh bunúsach ar shintéis cheimiceach, ag glacadh le castacht agus ag forbairt teicneolaíochtaí nua chun é a láimhseáil. Tá na dúshláin a bhaineann le toradh, catalysis agus deighilt substaintiúil, ach tá iarrachtaí taighde domhanda ag dul i ngleic leo go gníomhach.
Tá an freagra ar an gceist titular soiléir: Is féidir, is féidir le díorthaigh furan a bheith ullmhaithe ó bhithmhais in -athnuaite. Is í an cheist níos cothroime anois ná conas na próisis seo a bheachtú le bheith indéanta go teicniúil, ach freisin iomaíoch ó thaobh na heacnamaíochta de agus fíor -inbhuanaithe ar scála domhanda. Tá an cosán ar aghaidh i mbithmhínithe comhtháite a dhéanann luacháil éifeachtach ar gach comhpháirt de bhithmhais, ag casadh dramhaíl talmhaíochta agus foraoiseachta an lae inniu isteach in ábhair agus breoslaí an lae amárach. $ $
Copyright © 2023 Suzhou Fenghua New Material Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
