رزین ها، کامپوزیت ها و کوپلیمرهای بر پایه هیومین؛ تبدیل محصولات جانبی کم ارزش فرایند پالایش زیستی به مواد با ارزش افزوده بالا

نوع مقاله: تالیفی

نویسنده

پژوهشگاه استاندارد

10.22063/basparesh.2020.2647.1506

چکیده

امروزه به دلیل زوال سریع سوخت های فسیلی، تقاضای فزاینده ای برای تولید مواد مبتنی بر منابع تجدیدپذیر وجود دارد. تولید اجزا سازنده کربنی جدید و متنوع از منابع زیست توده، امیدوارکننده ترین راه حل برای کاهش و نهایتا جایگزینی مواد شیمیایی مشتق شده از نفت است. وجود گروه های عاملی زیاد در مواد شیمیایی مشتق شده از زیست توده اغلب منجر به تشکیل محصولات جانبی متنوعی می شود. کربوهیدرات ها فراوانترین منبع کربن زیستی هستند و بنابراین گزینه مناسبی برای توسعه مواد اولیه از زیست توده می باشند. در حین فرایند آبگیری کاتالیز شده با اسید کربوهیدرات ها، ترکیبات شیمیایی تجدیدپذیر باارزشی مانند فورفورال، هیدروکسی متیل فورفورال (HMF) و لوولینیک اسید (LA) تشکیل می شوند که از این ترکیبات به عنوان ماده اولیه برای سنتز دیگر ترکیبات شیمیایی مهم استفاده می شود. در حین این فرایند، مقادیر زیادی از محصولات جانبی کربنی و نامحلول تشکیل می شوند که معمولا با واکنش های پلیمره شدن تقاطعی HMF و چندین حدواسط ناشی از آبگیری قندها، تشکیل می شوند. تشکیل این مواد، که هیومین نامیده می شود، منجر به کاهش راندمان زیادی در فرایندهای پالایش زیستی می شود. ساختار شیمیایی هیومین دارای گروه های عاملی متنوعی است که می تواند برای توسعه گروه جدیدی از مواد ترموست و کامپوزیت ها به کار رود و فرصت عالی برای افزایش محتوی کربن تجدیدپذیر محصولات نهایی و بهبود خواص آنها را ارائه دهد. در این مقاله، کاربردهای مختلف هیومین برای تهیه رزین ها، کامپوزیت ها و کوپلیمرهای با محتوی کربن زیستی بالا ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Humins Based Resins, Composites and Copolymers, Valorization of Biorefinery By-products into More Value-added Materials

نویسنده [English]

  • Fezzeh Aryanasab
Standard Research Institute (SRI)
چکیده [English]

Nowadays, there is an increasing demand to produce renewable resource-based materials due to the rapid exhaustion of fossil fuels. The production of new, versatile, carbon-based building blocks from biomass resources is the unique alternative to reduce and eventually replacing petroleum-based chemicals. The presence of many functional groups in biomass-derived chemicals often results in the formation of various by-products. Carbohydrates are the most abundant source of bio-based carbon and are therefore a good option for the development of raw materials from biomass. During the acid-catalyzed dehydration of carbohydrates for the production of renewable bulk platform chemicals, such as furfural, hydroxymethylfurfural (HMF) and levulinic acid (LA), large amounts of carbonaceous, insoluble by-products are typically formed by cross-polymerization reactions of HMF and several sugar-dehydration intermediates. The formation of these so-called humins leads to great efficiency losses in biorefinery operations. The chemical structure of humins consist of numerous functional groups that can be used to develop a new set of thermoset polymers and composites, providing an excellent opportunity to increase the renewable carbon content of the finished products and improve their properties. This article provides various applications of humins for the preparation of resins, composites and copolymers with high bio-based carbon contents.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biorefinery by-products
  • Humins
  • Bioresins
  • Biocomposites
  • Biocopolymers