图片 1

化石燃料会有用尽的那一天,但市场上并没出现化石燃料基塑料的相应替代品。杜邦工业生物科学公司和阿彻丹尼尔斯米德兰公司在美国伊利诺伊州迪凯特市开设了全球首个生物基呋喃二羧酸甲酯试生产基地,目前生物基高分子材料已经步入研发正轨。

ADM公司一向被称为“农业魔术师”,因为他们成功地将很多类农作物转化成一些不可或缺的生物基可再生化学材料,比如生物防水剂,可抵抗霉菌、腐烂和白蚁的木材防腐植物油,以及其他类含生物基材料的塑料。如今他们正在加大与杜邦公司的合作力度,试图将更多类可持续生物材料带入消费者的生活中。

两家公司联合发布的新闻稿指出,“全球近十分之一的石油被用于制造我们每天使用的塑料产品。目前最严峻的问题是,化石燃料会有用尽的那一天,但市场上并没出现化石燃料基塑料的相应替代品。所以这次杜邦和ADM公司的生物基材料创新研发计划将有助于解决市场上的重大缺口问题。”

这一说法听起来像是很多由化石燃料得到的石油都用去制塑料了,但美国能源信息署通过一些统计信息否认了这个说法,他们说:“虽然原油是塑料的原材料来源,但它不是美国塑料生产的主要来源。目前塑料主要还是靠天然气以及由天然气加工的材料和原油精炼出的材料生产。”

石油化工原料和其他从原油中精炼的油通常是石化裂解所需的原料,这些石化裂解装置是制造塑料时不可获取的基本构件。美国能源信息署说他们没法确定实际使用的原料具体数量或来源信息,因为在美国只有部分石油衍生产品被官方称为石油化工原料,他们也只有炼油厂中这些原料的统计信息。但实际上,石油化工行业也消耗大量的烃类气体和液体,这些能源可能由石油炼油厂或天然气处理厂生产。

在2016年,美国能源信息署对环境进行评估,发现美国大部分烃类气体和液体都是天然气加工时的副产品,这个数据高达总量的85%。其余的15%来源于原油炼油厂,这些炼油厂的烃类排放物中含有烷烃,其中的烯烃类材料可用作石油化工裂化原料,而剩余少量的乙烯和丁烯以及一些精炼烯烃也可直接投入塑料的制造。

考虑到环境可持续发展因素,杜邦公司和ADM公司准备开发一种摆脱原油的塑料——生物基呋喃二羧酸甲酯,这种材料来源于果糖,可用于制造各种生物基化学品和材料,当然也包括塑料。

但这种糖衍生物的供应链如何才能比化石燃料基塑料更具成本效益和可持续性呢?因为原料来源非常不同,生物基呋喃二羧酸甲酯是从农产品中制得,对此杜邦公司相信它们最终将比化石燃料制得的塑料更具成本效益和可持续性。

“我们确信呋喃二羧酸甲酯即是可持续的选择,也是更好的商业选择,这种分子高性能、高性价比以及环境友好的特点能为我们带来众多应用。”杜邦工业生物科学公司生物材料全球业务总监Michael
Saltzberg博士说,“况且,ADM公司在农业和碳水化合物化学方面的专业知识将为我们的研发减少很多弯路,毫无疑问我们会成为最佳商业合作伙伴。我们也将尽快把这种改变“游戏规则”的技术商业规模化。”

在一个发布会上,有记者问到:“在这种将农作物转化为生物基塑料预制产品的过程中,如何确定获得的果糖分子的过程能对环境友好。”

对此ADM公司首席技术官Todd
Werpy没有直接回答,他说:“很多公司和消费者都在关注我们的环境友好问题,但我们对我们的生产设了一条底线,就是环境保护,这个也将始终是我们优先考虑的关键事项。我们这种新型创新产品将帮助客户用更环保、性能更好、成本效益更好的材料替代塑料。”

目前他们已经开发出了第一种基于生物基呋喃二羧酸甲酯的聚合物——呋喃二甲酸聚三亚甲基酯,它也是由杜邦公司专有的生物基PDO型树脂制成的新型聚酯。这种材料是一种100%可再生聚合物,可用于塑料瓶装应用,生产出重量更轻、具有可持续性并且性能更好的塑料瓶。

这种PDO材料是杜邦公司的多位科学家、工程师和聚合物专家合作十年的后果,他们讨论了PDO生物生产的可性能,并与杰能科公司的科学家合作开发使用玉米淀粉中的葡萄糖生产PDO有机体的方法。杜邦公司的称:“我们还共同开发了一种专有的发酵工艺,并随后进行了细致的清洁和蒸馏,最终得到了一种纯度很高的生物基PDO树脂。”

在这次合作后,杜邦公司又和泰莱公司在美国田纳西州劳登市建了一个耗资1亿美元的生物基PDO工厂。此后络绎不绝装满玉米的铁路车为泰莱公司的玉米湿磨机提供源源不断的原料,工人们从这些玉米淀粉中提取葡萄糖,然后将它们从湿磨机泵入PDO生产设施。葡萄糖混着微生物,从五个九层高的发酵罐中慢慢生成PDO聚酯浆液,最后将这些浆液分离并蒸馏至99.97%的纯度,将水排尽。

杜邦公司说,与石油基制成PDO聚酯相比,生物基PDO聚酯的生产能耗实现了高达40%的降低,同时温室气体排放量也减少40%以上。但并没有切实数据比较生物基PDO聚酯和传统聚酯之间的成本,因此我们姑且以杜邦公司的名义说它便宜好了。

对于湿磨机所需的水量、或是玉米的播种、除草、收获和运输过程,杜邦公司也没过多说明。但发酵过程后剩下的水应该还是会回归大自然,毕竟水是一种重要的商品,饮用水在世界各地都供不应求。

文章来自plastics today网站,原文题目为DuPont, ADM open “groundbreaking”
biobased material pilot facility 。