Um método de uma etapa permite a produção escalonável e mais ecologicamente correta de monômeros de plástico derivados de plantas, pavimentando o caminho para a produção em massa de uma alternativa sustentável aos materiais à base de petróleo.

Uma equipe internacional, incluindo Kiyotaka Nakajima da Universidade de Hokkaido, Japão, e Emiel Hensen, da Universidade de Tecnologia de Eindhoven, Os Países Baixos, desenvolveu um método eficiente de energia para sintetizar ingredientes bioplásticos. A nova tecnologia contribuirá para a realização de 'produtos verdes' sustentáveis, como garrafas de bebidas totalmente de base biológica. Este estudo foi realizado em conjunto com a Mitsubishi Chemical Corporation e os resultados foram publicados em Catálise ACS .

Os plásticos de base biológica estão emergindo como um material de próxima geração e devem substituir os plásticos derivados do petróleo. Um poliéster derivado de plantas, chamado furanoato de polietileno (PEF), é um promissor polímero 100% renovável derivado de plantas que pode substituir o gigante da indústria de plástico, tereftalato de polietileno (PET), devido ao seu melhor físico, propriedades mecânicas e térmicas. Contudo, a realização de uma produção de PEF em grande escala é seriamente prejudicada por uma produção ineficiente dos monômeros.

A oxidação aeróbia de um substrato derivado de biomassa chamado HMF em metanol e etilenoglicol produz monômeros chamados MFDC e HEFDC, respectivamente. Eles são reconhecidos como monômeros cruciais na fabricação de PEF, porque a polimerização de MFDC com etilenoglicol ou autocondensação de HEFDC pode render PEF de alta qualidade (Figura 1).

Contudo, A produção de MFDC até agora foi estudada exclusivamente para soluções diluídas de HMF, e rotas mais desejáveis ​​para a produção de HEFDC são atualmente impraticáveis ​​porque um alto rendimento do monômero não pode ser produzido de forma eficiente. Esta limitação pode ser atribuída aos grupos formil altamente reativos (-CHO) em HMF, que estão envolvidos em reações colaterais pesadas, especialmente em soluções concentradas:a transformação química em soluções concentradas de HMF que visa a produção em larga escala de commodities químicas é acompanhada pela formação de grandes quantidades de subprodutos sólidos.

Nakajima, Hensen, e seus colegas desenvolveram anteriormente um composto mais estável chamado HMF-acetal (Figura 1). Eles agora examinaram a utilidade do HMF-acetal e descobriram que 80-95% do HMF-acetal em uma solução concentrada (10-20% em peso) pode ser convertido com sucesso em MFDC e HEFDC com um catalisador de nanopartículas de ouro. Os presentes resultados representam um avanço significativo em relação ao estado da arte atual, superando uma limitação inerente da oxidação de HMF a monômeros importantes para a produção de biopolímero. Os pesquisadores observam que este método tem "menos etapas de reação, e o uso de soluções altamente concentradas exigirá menos energia do que os processos convencionais. "

Os pesquisadores esperam que a nova técnica não apenas melhore a viabilidade da produção comercial de PEF na indústria química, mas também ajudam a promover um uso mais onipresente de bioplásticos, bem como fornecer informações para o desenvolvimento de outras aplicações químicas de base biológica a partir de vários carboidratos derivados de biomassa.