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교수에 의하여 Mark Mascal
모든 청결한 기술의 초석은 년 (EPA 통계) 당 41억배럴의 비율로 미국으로 가져오는 석유의 경제, 환경의, 그리고 정치적인 부담의 경감조치입니다.1 연료와 화학제품을 일으키는 생물 자원의 사용은 외국 기름, 커트 온실 가스방사에 대한 미결을 감소시키고, 낭비를 물가를 정하고, 새로운, 녹색 기업을 만드는 가능성으로 가지고있ㅂ니다.
이 공간은 지금 아이디어의 가득 차있습니다 그러나 실제적인 해결책에 짧습니다. 생물 자원 가공에 많은 발효성 접근은 개발되었습니다, 그러나 이들의 많은 것이 아마 과도적일 것이라는 점을 그 같은 기술의 비싼 본질은 의미합니다. 증가 주의를 얻고 있는 방법은 갱신할 수 있는 제품의 넓은 포트홀리로를 파생하기 위하여 플래트홈으로 이용될 수 있는 간단한 유기 분자로 생물 자원의 화학 변환을 관련시킵니다.
1개의 그 같은 방법은 5 (chloromethyl) furfural로 셀루로스의 화학 소화, 또는 "CMF"입니다 (숫자. 1). 이것은 수성 염산 및 유기 용매를 포함하는 복형 액체/액체 반응기에서 달성될 수 있습니다.2,3 공급 원료는 주변에 산과 섞입니다 포도당에 첫째로 셀루로스를 가수분해하고 5 (hydroxymethyl) furfural에 그 후에 포도당을 탈수하는 "HMF로 불린 80°C 의."
다음으로, HMF는 CMF로 HCl에 의해 변환됩니다. 이것은 CMF가 소수성 이고기 유기 단계로 빨리 격리되기 때문에, 반응 순서에 있는 결정적인 단계입니다. 반응 매체에서 CMF 제품의 제거는 오래 생물 자원의 산성 가공을 괴롭힌 강직 반응을 피합니다. 반응기가 용매 CMF 혼합물에 의하여 나가고 용매는 증발하고 재생됩니다. 전체적인 프로세스는 2-3 시간이 걸리고 CMF는 공급 원료에 따라서 80와 95% 사이의 수확량에서, 고립됩니다.
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| CMF로 cellulosic 생물 자원의 변환을 위한 숫자 1. 프로세스. |
두번째 반응 모듈에서는, CMF는 2개의 곱다양체의 한을 통해 가공됩니다. 이들중 하나는, "furanics이라고" 불러 본래 CMF의 푸란 반지를 유지하고, 그 외는, "levulinics이라고 불러, levulinic 산 (숫자 2)의 유래물에" 근거를 둡니다. 두 경로 다 다양한 연료, 갱신할 수 있는 중합체 및 특기 화학제품을 액세스할 수 있게 합니다.
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| 숫자 2. Furanic 또는 CMF에서 파생되는 levulinic 제품 종류. R1는 수소 또는 알킬 단을 나타낼 수 있습니다. R2 와 R는3 알킬, alkoxymethyl hydroxymethyl, aminomethyl, CHO, 또는 COH 단의 어떤 조합든지 나타낼2 수 있습니다. |
특정 관심의 1개의 지역은 바이오디젤의 생산을 위한 오일 시드 또는 조류 공급 원료의 가공의 환경에서 입니다. 의 위 기술한 반응기 기술을 사용하여, 제품은 지방산 및 levulinate 에스테르의 혼합으로 이루어져 있는 잡종 지질/탄수화물 기지를 둔 연료입니다. 모형으로 잇꽃 씨를 사용하여, 우리는 계속 24% 씩 연료의 수확량을 증가할 수 있습니다. 이것은 연료로 씨의 지질 그리고 탄수화물 내용을 둘 다 변환해서 달성됩니다. 뿐만 아니라 추가 바이오디젤은 프로세스에서 만듭니까, 그러나 levulinate 에스테르로 지방산 에스테르의 혼합은 연료의 차 교류 속성을 향상합니다.
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| 잡종 바이오디젤로 기름 작물의 변환을 위한 숫자 3. 프로세스. (빨간) 지방산 에스테르와 levulinate 에스테르 (녹색)를 포함하는 연료 칵테일을 초래하는 공장 기름과 탄수화물 파생된 CMF의 혼합물은 지휘관 esterified. |
CMF 파생적인 포트홀리로에 있는 제품의 일반적인 개요는 숫자 4. 바이오 연료에서 포함합니다 대용한 푸란, tetrahydrofurans 및 levulinate 에스테르를 보입니다. 디젤 이 갱신할 수 있는 연료에 의하여에서 가솔린에 휘발성 범위가 뼘으로 재고, 보다 적게 유독하, 탄화수소 보다는 생물 분해성의, 세탁기술자 연소.
알콜과는 다른, 그(것)들은 소수성, 비 부식성, 그리고 비 악취가 납니다 (부탄올 Cf.). 비스무트 기능적인 푸란은 phthalate 단위체를 위한 갱신할 수 있는 대용품 및 상업적으로 중요한 폴리에스테 및 폴리아미드에 있는 그들의 유래물로 봉사할 수 있습니다. 마지막으로, 가치의 특기 화학품은 CMF에서 파생될 수 있습니다. 예를 들면, 4 aminolevulinic 산에는 및 prothrin (숫자 4, 밑바닥 줄, 좌 및 중심)는 글리세롤 (숫자 4 의 밑바닥 줄, 권리)의 agrochemicals 및 levulinic 아세탈 있습니다 화학 시장을 통해 용도의 범위가입니다.4
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| 숫자 4. CMF 유래물의 보기. |
요약하자면, 싼 화학 기술은 특히 석유화학 한계가 기름의 상승가 그리고 떨어지기 가용성에 의해 짜지기 때문에, renewables 시장에서 경쟁하기 위하여 잘 있습니다. CMF로 cellulosic 낭비의 직접 변환에 근거하여, 여기에서 기술된 방법에는, 뒤에 오는 특징이 있습니다:
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프로세스는 싸 온화한 상태 하에서 작동합니다. 온도에 있는 복잡한 촉매, 효소, 미생물, 또는 극치는 연루되지 않습니다. 모두는 재생되고, 폐수천이 없습니다. 유일하게 비 유기 제품은 근해입니다.
- 혼합 근원 lignocellulosic 공급 원료는 최소 전처리로 직접 이용될 수 있습니다. 근원은 임업의, 농업 또는 도시 낭비를 포함할 수 있습니다. 적당한 입자 크기에서만 기계적인 감소는 요구됩니다. 프로세스가 수성 이기 때문에, 기질의 동등한 건조는 필요하지 않습니다.
- 파생한 제품은 석유를 위한, 두 안으로 모터 연료 다 그리고 갱신할 수 있는 화학 중간물로투하 에서, 비독성, 환경에 친절한 대용품 있습니다. 위에 기술한 대로, CMF는 유래물의 다양한 포트홀리로가 접근될 수 있는 다재다능한 플래트홈 화학제품입니다.
참고
1. http://tonto.eia.doe.gov/energyexplained/index.cfm?page=oil_home#tab2
2. M. Mascal와 E.B. Nikitin, ChemSusChem 2009년, 2, 859.
3. M. Mascal와 E.B. Nikitin, 녹색 Chem. 2010년, 12, 370
4. http://www.segetis.com/master/technology.htm
, 저작권 AZoCleantech.com Mark Mascal (, 데이비스 가주 대학) 교수