Een afvalproduct uit de bioraffinaderij kun je redelijk makkelijk verwerken tot functionele poeders en stevige polymeren, laten Leuvense onderzoekers zien in ChemSusChem.
Wat teer is voor de petrochemische raffinage, dat zijn humins voor de bioraffinage. Humins vormen een zwarte, plakkerige substantie en bevatten tot wel 50% van de koolstofatomen waar je in een bioraffinaderij mee begint, die daarmee dus verloren gaan. Ze ontstaan door zijreacties als aldolcondensaties of transesterificaties die resulteren in een variërende polyaromatische structuur met alcohol-, aldehyde-, keton- en zuurgroepen.
Omdat je niks kunt doen aan het ontstaan van humins, proberen onderzoekers een manier te vinden om ze waarde te geven. Dilhan Kandemir, Peter Van Puyvelde en Anton Ginzburg van de KU Leuven hebben een relatief eenvoudige synthetische strategie ontwikkeld om de humins om te zetten in functionele materialen die ook recyclebaar zijn.
De onderzoekers keken in deze studie voornamelijk naar de hydroxylgroepen in humins en maakten er esters van met mono- en diacylchlorides en azijnzuuranhydride. De teerachtige substantie verandert na die reacties in poeder of – als je langere diacylchlorides gebruikt – in een vloeistof, waardoor je ze veel gemakkelijker kunt oplossen in organische oplosmiddelen als THF of chloroform en ook echt als bouwstenen kunt inzetten.
Maar wat als je de humins laat reageren met polymeren? Ze testten verschillende polymelkzuren (PLA’s) en ontdekten dat als je ze in een 50:50-ratio laat reageren, je een sterk thermoplastisch elastomeer krijgt. De stevigheid van het elastomeer hangt dan weer af van hoeveel D-enantiomeren er in je PLA aanwezig zijn: bij een kleinere hoeveelheid D-enantiomeer wordt de kristalliniteit hoger en je materiaal steviger. Vergeleken met puur PLA is het humins-PLA mechanisch gezien vele malen beter.
Daarbij komt dat het in ieder geval te recyclen is, laten de onderzoekers zien. De humins-PLA-materialen behouden hun thermoplastische eigenschappen bij het meermaals verhitten en vervormen. Je kunt ook dissolutie-recycling toepassen, waarbij je het materiaal oplost en vervolgens terugwint. De eigenschappen bleven in ieder geval zeer consistent.
Op deze manier kun je humins dus waarde meegeven en hoef je het niet meer als afval te zien, maar kun je het inzetten als bouwstenen voor andere producten.
Kandemir, D. et al. (2024) ChemSusChem e202400403, DOI: 10.1002/cssc.202400403
Nog geen opmerkingen