Paul op den Brouw, NOST Tokyo
Origineel gepubliceerd op de site van Agentschap NL.
Met de onlangs door professor Ayato Kawashima van Ehime University ontwikkelde methode voor de productie van hydroxymethylfurfural (HMF) ontstaat waarschijnlijk een nieuwe synthetische route naar biobased plastic producten, zoals bio-PET flessen.
Professor Ayato Kawashima heeft een simpele methode voor de productie van HMF ontwikkeld. De HMF kan eenvoudig gezuiverd worden. Een goede stap op weg naar goedkope productie is gezet.
Samenvatting
Met de onlangs door professor Ayato Kawashima van Ehime University ontwikkelde methode voor de productie van hydroxymethylfurfural (HMF) ontstaat waarschijnlijk een nieuwe synthetische route naar biobased plastic producten, zoals bio-PET flessen.
Introductie
Hydroxymethylfurfural (HMF) is een organische verbinding, die ontstaat uit de thermische ontleding (dehydratatie) van suikers in biomassa. Oxidatie van HMF geeft 2,5 furaandicarbonzuur, dat een alternatief kan zijn voor tereftaalzuur in de productie van polyesters. Omdat tereftaalzuur afkomstig is uit fossiele bron kan het uit plantaardige biomassa afkomstige HMF tot bio-PET materialen leiden voor bijvoorbeeld PET-flessen.
Fig. 1 Hydroxymethylfurfural (Bron: zie ref. 1)
HMF
HMF is een hoogwaardige chemische bouwsteen voor polymeren, die niet eenvoudig te synthetiseren is. De bio-based synthese die professor Ayato Kawashima van de Ehime University onlangs heeft ontwikkeld is daarentegen een eenvoudig proces tegen lage kosten. Het proces van de HMF productie begint met de extractie van glucose uit cellulose. De glucose wordt vervolgens in oplossing gebracht met een magnesium metaalkatalysator en verhit tot ca. 150 ®Celsius. Na vier uur is door thermische ontleding van de glucose HMF ontstaan. Via distillatie of adsorptie kan de HMF van de rest van het reactiemengsel worden gescheiden. De onderzoekgroep van professor Kawashima verkreeg een opbrengst van ongeveer tachtig procent aan HMF uit glucose.
Voor de productie op industriële schaal zijn tot nu toe verschillende methoden onderzocht voor de directe omzetting van glucose in HMF. In Japan is een methode onderzocht die gebruik maakt van pyrolyse (2) en een die verloopt via hydrolyse, isomerisatie en dehydratie met behulp van vaste zure en basische katalysator onder milde omstandigheden of met ionische vloeistoffen (3). Het nadeel van deze methoden is dat zij nog te veel kosten en dat de scheiding van HMF uit het reactiemengsel niet eenvoudig is. De door Kawashima ontwikkelde methode is goedkoop en de HMF is gemakkelijk te zuiveren. Bovendien kan dit productieproces tot een continu proces ontwikkeld worden door de hoeveelheid glucose voortdurend aan te vullen. Waarschijnlijk valt ook de reactietijd verder te optimaliseren om een zo hoog mogelijk productopbrengst te krijgen. Omdat glucose nu tegen lage kosten uit biomassa als grassen en bomen kan worden betrokken, denkt Kawashima dat het mogelijk is om HMF te maken voor enkele honderden yen per kg (2-5 euro).
Bronnen
- Ayato Kawashima, Patent Application nr. JP2012/066796, Filing date: June 29, 2012, Publication date: January 03, 2013 en Plastics from plants could get less expensive, The Nikkei Weekly, March 18, 2013.
- Zie elders in deze special: Thermochemische biorefinery platforms voor biobased chemicaliën in Japan.
- Zie elders in de special: Japans C5/C6 suikers platform.
