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La produzione di butadiene, un importante monomero per l’industria della plastica, è attualmente affidata a fonti fossili. In un recente studio è stato dimostrato che è possibile produrre butadiene anche da biomasse, in particolar modo dallo xilosio.

Il butadiene è un monomero importantissimo per l’industria della plastica, in quanto grazie ad esso è possibile produrre materiali come le gomme SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (nitrile-butadiene rubber) oppure l’utilizzatissimo ABS, di cui sono composti i famosi mattoncini Lego.

Lego

La produzione del butadiene

Attualmente, la produzione delle dodici milioni di tonnellate di butadiene (utilizzate ogni anno) viene effettuata mediante deidrogenazione dell’n-butano oppure mediante steam cracking di idrocarburi. In quest’ultimo caso, gli idrocarburi vengono miscelati con vapore acqueo a temperature molto elevate e come risultato si ha la formazione di parecchie olefine, tra cui il butadiene. Quando è l’etano (o in generale piccoli idrocarburi) ad essere sottoposto a steam cracking, si forma prevalentente etilene. Quando, invece, si utilizzano idrocarburi più pesanti, si producono in maggior quantità butadiene, olefine più pesanti ed idrocarburi aromatici.

xilosio
Xilosio

La produzione di questo monomero, dunque, passa per le fonti fossili e per un’industria tutt’altro che sostenibile. Una sfida importante è quella di realizzare butadiene utilizzando fonti rinnovabili, ad esempio biomasse. È ciò a cui stanno lavorando alcuni ricercatori di tre università americane: la produzione di butadiene da xilosio, uno zucchero a cinque atomi di carbonio detto “zucchero di legno”.

Plastica sostenibile

reazione butadieneIn uno studio pubblicato su ACS Sustainable Chemistry and Engineering, i ricercatori hanno proposto uno schema di reazione che permette la produzione di butadiene partendo proprio da xilosio. Dopo aver trasformato lo zucchero in furfurale, attraverso una decarbonilazione ed un’idrogenazione si ottiene un composto denominato THF, tetraidrofurano. Come step finale, il THF viene convertito in butadiene attraverso una reazione di deidra-deciclizzazione, la quale permette di eliminare acqua e di rompere la molecola (ciclica) di THF in un unico passaggio. Ovviamente, la reazione è supportata da un catalizzatore, sviluppato proprio dai ricercatori. Quest’ultimo è basato su fosforo supportato su zeolite e silice. Grazie ad esso, la resa di reazione supera il 95%, un risultato incredibilmente positivo.

Al momento non è ancora chiaro il preciso meccanismo di reazione, né quale sia il ruolo del fosforo. Ciò che conta, però, è che la lista di prodotti chimici ottenibili da biomasse si è ampliata, a favore di una produzione di plastica più sostenibile.

ilpositivismo.com

Fonti ed approfondimenti

“Biomass-Derived Butadiene by Dehydra-Decyclization of Tetrahydrofuran,” ACS Sustainable Chemistry and Engineering, 2017.

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