如何将生物燃料废弃物变成廉价的生态塑料

生物塑料-12-4对可生物降解PLA的需求不断增加,预计2020每年将达到约1百万吨。 (图片来源:Bo Cheng /苏黎世联邦理工学院)

为了生产可生物降解的塑料,制造商越来越多地转向聚乳酸(PLA)。 2020对PLA的需求预计将达到每年一百万吨。

目前,大多数PLA是通过糖发酵生产的,但研究人员表示他们已经开发出一种更便宜,更清洁的生产方式:使用甘油,这是生物柴油生产的废物副产品。

甘油是第一代生物燃料制造中的副产品,因此不是高品位但含有灰分和甲醇残留物。

生物塑料2-12-4粗生物柴油含有大量的甘油(黑相)。 (图片来源:Bo Cheng /苏黎世联邦理工学院)

“没有人知道如何处理这些废甘油,”苏黎世联邦理工学院博士生,康德拉格·亨格布勒教授领导的研究小组的一部分Merten Morales说。

这种废物越来越丰富,3中的2014兆吨级预计将由4增加到超过2020兆吨级。 由于其杂质,甘油不适用于化学或制药工业。

它也不是一个好的能源,因为它不能很好地燃烧。

“通常情况下,它应该通过废水处理,但为了节省资金,因为它没有毒性,一些公司将其在河流中处理或喂给牲畜。 但人们担心这会对动物产生怎样的影响。“

20减去CO2的百分比

与发酵相比,新程序使CO2总排放量减少了20%:每生产一公斤乳酸,采用新方法排放的6公斤CO2与使用传统技术的7.5公斤相比。

此外,通过降低整个过程的成本,研究人员计算出潜在利润增加了17倍。

“我们的计算甚至相当保守,”莫拉莱斯说。 “我们假设甘油原料质量相对较好。 但它也适用于低质量的甘油,甚至更便宜。“

流程如何运作

首先将甘油酶促地转化为称为二羟基丙酮的中间体,其通过非均相催化剂进一步加工以产生乳酸。

由化学和生物工程研究所教授JavierPérez-Ramírez领导的团队设计了一种具有高反应性和长寿命的催化剂。 它由微孔矿物质,沸石组成,其结构促进孔隙内的化学反应。

Pérez-Ramírez的团队与Hungerbühler小组合作,逐步改进催化剂,同时对整个程序进行生命周期评估。

“如果没有评估和与传统方法的比较,我们可能会对我们研究中使用的初始催化剂设计感到满意,结果证明它比发酵更不环保,”Pérez博士生Pierre Dapsens解释道。拉米雷斯集团。

通过改进催化剂设计的几个方面,研究人员最终能够从环境和经济的角度来超越糖发酵。

通过转换为可再生资源,工业流程通常变得“可持续”。

“然而,考虑到整个过程 - 从原料来源到最终产品,包括废物管理 - 你会发现,所谓的可持续生产方法不一定比传统方法更具可持续性,”Cecilia Mondelli补充道,高级催化工程小组的资深科学家,也参与了这项研究。

阅读有关该期刊中方法的更多信息 能源与环境科学.

来源: 苏黎世联邦理工学院
原始研究

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