ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΤΩΝ «ΠΡΑΣΙΝΩΝ» ΔΙΑΛΥΤΩΝ ΚΑΙ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Ηλέκτρα Παπαδοπούλου Σοφούλη 88, 55131 Θεσσαλονίκη, Ελλάδα Τηλ.: 2310 424167, Fax: 2310 424149 Email: papadopoulou@ari.gr office@ari.gr 3 ο Συνέδριο Πράσινης Χημείας & Βιώσιμης Ανάπτυξης 25-27 Σεπτεμβρίου 2009, Θεσσαλονίκη
Λόγοι αναγκαιότητας αντικατάστασης των πετροχημικών προϊόντων Συνεχής αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας και προϊόντων που παράγονται από ορυκτά καύσιμα, ενώ τα αποθέματα του πλανήτη είναι πεπερασμένα. Τοξικότητα για τον άνθρωπο και το περιβάλλον (υπερθέρμανση του πλανήτη, μη βιοδιασπώμενα προϊόντα). Θέματα υγιεινής και ασφάλειας για τον εργαζόμενο.
Σύγχρονες λύσεις Περιορισμός της χρήσης των πετροχημικών πρώτων υλών Αντικατάστασή τους από άλλα υλικά προερχόμενα από ανανεώσιμες πηγές «βίο» ή «πράσινα» προϊόντα διεργασίες (φιλικά & αειφόρα) Ετικέτες σήμανσης «πράσινων» προϊόντων (eco-labels) Ευρώπη Καναδάς Ιαπωνία Η.Π.Α Σιγκαπούρη Γερμανία Κάτω χώρες
Διαλύτες Χρήση σε: Φαρμακευτική, τυπογραφία, βαφές, παρασκευή συγκολλητικών ουσιών & φυτοφαρμάκων, κατασκευή ημιαγωγών, καθαρισμό μετάλλων από γράσο και έλαια, εργαστηριακές συνθέσεις κ.α. Επικινδυνότητα: Μεγάλες ποσότητες αποβλήτων που ανακυκλώνονται δύσκολα Εκπέμπουν ατμούς και εξατμίζονται ακόμα και σε θερμοκρασία δωματίου Κάποιοι αναδύουν ισχυρή μυρωδιά Μολύνουν αέρα, έδαφος και νερό Πρόβλεψη επίδρασης αερίων θερμοκηπίου στην κλιματική αλλαγή Πηγή: AEFAS program 1996-2006
Υπάρχουσες λύσεις Διεργασίες χωρίς διαλύτες Πιο αποτελεσματική ανακύκλωση των συμβατικών διαλυτών Αντικατάστασή τους με «πράσινα» προϊόντα και διεργασίες π.χ. διαλύτες που προέρχονται από τον συνδυασμό οργανικών ενώσεων με φθόριο ιονικά υγρά υπερκρίσιμο CO 2 φυσικοί διαλύτες που προέρχονται από την επεξεργασία της βιομάζας.
Οργανο-φθοριούχες ενώσεις Οργανική ένωση R-X (π.χ. κετόνες, αλδεΰδες, αλκοόλες, οξέα) Ανόργανη φθοριούχος ένωση π.χ. SF 4 R-CF 3 Δεν αναμειγνύονται με το νερό Καταλύτης π.χ. HF Η αναμειξιμότητά τους με οργανικούς διαλύτες εξαρτάται από την θερμοκρασία (σε υψηλές θερμοκρασίες σχηματίζουν ομογενή διαλύματα) Είναι χημικά αδρανείς Μη εύφλεκτες ακόμα και σε υψηλές θερμοκρασίες Δεν καταστρέφουν το όζον Είναι εύκολα ανακυκλώσιμοι Δεν απαιτούν ιδιαίτερες συνθήκες αντίδρασης Χρησιμοποιούνται κυρίως στη βιομηχανία παραγωγής φαρμακευτικών και αγροτικών προϊόντων
Ιονικά υγρά Είναι άλατα που στη θερμοκρασία περιβάλλοντος βρίσκονται σε υγρή κατάσταση. Τα ιόντα είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους με ασθενείς δεσμούς ενώ ένα από τα δύο είναι οργανικής φύσης. Είναι ηλεκτρικά αγώγιμα Δεν εξατμίζονται Δεν είναι εύφλεκτα Είναι δυνατός ο συνδυασμός ανιόντων και κατιόντων ώστε το τελικό προϊόν να έχει συγκεκριμένες φυσικοχημικές ιδιότητες. Χρησιμοποιούνται ως διαλύτες και καταλύτες στην χημική βιομηχανία, τη βιοτεχνολογία, τη φαρμακευτική αλλά και σε ηλεκτροχημικές εφαρμογές.
Υπερκρίσιμο CO 2 Το CO 2 είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο υπερκρίσιμο υγρό γιατί έχει: πολύ χαμηλή κρίσιμη θερμοκρασία (31 ο C) χαμηλή τοξικότητα χαμηλό κόστος, ακόμα και σε υψηλή καθαρότητα Είναι αδρανές Δεν διαλύει πολικές ενώσεις με συνέπεια να μπορούμε να προσθέσουμε σε αυτό κάποιες ουσίες όπως μεθανόλη, κυκλικούς αιθέρες, νερό και φορμικό οξύ. Χρησιμοποιείται στην φαρμακευτική, την κοσμετολογία και την βιομηχανία τροφίμων.
Βιομάζα & «βίο»-προϊόντα Σύμφωνα με νομοθεσία της ΕU, βιομάζα είναι κάθε βίο-αποικοδομήσιμο κλάσμα από προϊόντα, απόβλητα ή υπολείμματα της αγροτικής και δασικής βιομηχανίας καθώς και των αστικών και βιομηχανικών αποβλήτων Φθηνή, μεγάλες ποσότητες και υδρολύεται σε σάκχαρα--> δυνατότητα παραγωγής χημικών προϊόντων Διεργασίες επεξεργασίας & μεταροπής βιομάζας «βίο» ή «πράσινο» προϊόν είναι κάθε εμπορικό ή βιομηχανικό προϊόν που παρασκευάστηκε συνολικά ή κατά ένα μεγάλο ποσοστό από ανανεώσιμες πρώτες ύλες.
Αποικοδόμηση βιομάζας (Biorefinery) Βιο-υλικά κυτταρίνη ημικυτταρί νη άλλα Λιγνίνη Βασικές διεργασίες αποικοδόμησης βιομάζας Βιοκατάλυση (ένζυμα) Ζύμωση (μικροοργανισμοί) Θερμοχημική κατεργασία Υδρόλυση Καύση - Πυρόλυση Αεριοποίηση/Εξαέρωση Βιο-προϊόντα
«βίο»-προϊόντα ΧΡΗΣΕΙΣ Καύσιμα: Αιθανόλη «Ανανεώσιμο» ντίζελ Υδρογόνο Ενέργεια: Ηλεκτρική Θέρμανση Πρόβλεψη ζήτησης βιο-προιόντων στην Ευρώπη. Πηγή: βιβλίο-biorefineries-industrial processes & products Χημικά: Πλαστικά-πολυμερή Διαλύτες Πρόδρομες χημικών ενώσεων Φαινολικές ενώσεις Ρητίνες Λιπαρά Οξέα Φουρφουράλη Ακετικό οξύ Μαύρο του άνθρακα Βαφικές ύλες Καθαριστικά Διατροφικές ύλες για ανθρώπους και ζώα
Διαλύτες από βιομάζα Πρώτη ύλη Διεργασία Χημική ουσία Παράγωγα Άμυλο και σάκχαρα Σάκχαρα αιθανόλη κιτρικό οξύ γαλακτικό οξύ β- ακετυλοπροπιονικό οξύ (levulinic acid) αιθυλεστέρας του γαλακτικού οξέος σουκινικό οξύ βουτανόλη Αιθυλεστέρας του γαλακτικού οξέος, προπυλενογλυκόλη Πυροσταφυλικό οξύ Τετραϋδροφουράνιο (THF) 1,4 βουτανοδιόλη, γ-βουτυρολακτόνη, Ν-μεθυλ-πυρολιδόνη Σάκχαρα (C5) Ζύμωση ξυλόζη Φουρφουράλη Σάκχαρα (C6) Θερμοχημική μέθοδος σορβιτόλη Σάκχαρα προπυλενογλυκόλη β- ακετυλοπροπιονικό οξύ (levulinic acid) Δασικά παραπροϊόντα Θερμοχημική μέθοδος διάφορα χημικά Λίπη και έλαια κυρίως από σόγια Βιομάζα γενικά Βιοχημική μέθοδος Ζύμωση Ζύμωση & Θερμοχημική μέθοδος Εξαέρωση (Fischer- Tropsch) Πυρόλυση Πολυ-υδροξυ αλκάνια (PHAs) προπάνιο, βουτάνιο, μεθανόλη, αιθανόλη Σάκχαρα (C5 & C6) Αιθυλενογλυκόλη Προπυλενογλυκόλη Γλυκερόλη Τετραϋδροφουράνιο (THF) μεθυλικός εστέρας λιπαρού οξέος σόγιας Όλα τα παράγωγα σακχάρων που αναφέρθηκαν παραπάνω
Φυσικά πολυμερή Η επεξεργασία της βιομάζας δίνει πλήθος ενώσεων σε απλή ή πολυμερή μορφή. Αυτές οι ενώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε ως έχουν, είτε να αποτελέσουν πρόδρομες ενώσεις για την σύνθεση άλλων πολυμερών υλικών τόσο θερμοπλαστικών όσο και θερμοσκληραινόμενων. Φυσικά πολυμερή κατηγορία Πολυσακχαρίτες (υδρογονάνθρακες) Πρωτείνες ένωση κυτταρίνη άμυλο κολλαγόνο εφαρμογές κατασκευή χαρτιού, παρασκευή συγκολλητικών ουσιών, φαρμακοβιομηχανία, προϊόντα εξώθησης από καλούπια όπως πχ παιχνίδια, κουμπιά, υλικά συσκευασίας, για την παραγωγή γλυκόζης τρόφιμα, φάρμακα, καλλυντικά, φωτογραφικά προϊόντα κ.αλ. καζεΐνη συγκολλητική ουσία, προστατευτικά επιστρώματα Πρωτείνη σόγιας & καλαμποκιού συγκολλητική ουσία, επικάλυψη χαρτιού Λιγνίνη Τανίνη Φυσικό ελαστικό καουτσούκ σε συγκολλητικές ουσίες και για την παρασκευή άλλων ενώσεων όπως πχ βανιλίνη & διμέθυλο σουλφοξείδιο. φαρμακοβιομηχανία, βυρσοδεψία, σε συστήματα καθαρισμού υδατικών αποβλήτων και σε συγκολλητικές ουσίες.
Πολυμερή από βιομάζα Σύνθετα πολυμερή που παράγονται από τον άνθρωπο με επεξεργασία βιομάζας μέσω ενζυμικής ή μικροβιακής επεξεργασίας μπορεί να είναι πολυβινυοαλκοόλη, πολυαιθυλένιο, πολυκαπρολακτόνη, πολυστυρένιο, πολυβινυλοχλωρίδιο, πολυεστέρες, πολυαμίδια, κ.αλ. Παράδειγμα: Κυτταρίνη Άμυλο Σακχαρόζη β- ακετυλοπροπιονικό οξύ (Levulinic acid) Οξικό όξύ Γλυκόζη Γαλακτικό οξύ Πoλυγαλακτικό οξύ (PLA) Αιθανόλη Αιθυλένιο Πολυβινύλιο Τα προϊόντα αυτά βρίσκουν ευρεία χρήση στη βιομηχανία πλαστικών για την κατασκευή φίλμ, ελάσματος, μπουκαλιών και καλουπωτών προϊόντων
«βιοδιασπώμενα» πολυμερή Τα βιοπολυμερή δεν είναι όλα βιοδιασπώμενα. Για να συμβαίνει αυτό θα πρέπει οι δεσμοί του πολυμερούς να υπόκεινται σε υδρόλυση & αποικοδόμηση. Τα βιοδιασπώμενα πολυμερή είναι στην πλειοψηφία τους θερμοπλαστικά. Παραδείγματα βίο-διασπώμενων πολυμερών Πολυεστέρες: πολυ γαλακτικό οξύ (PLA), πολύ-υδροξυαλκάνια Πολυσακχαρίτες: άμυλο, κυτταρίνη, κόμμι Πρωτεΐνες: σόγιας, καλαμποκιού Πολυφαινόλες: λιγνίνη, τανίνη Λιπίδια: κηροί και επιφανειοδραστικές ουσίες Ειδικά πολυμερή: νάιλον από καστορέλαιο, φυσικό ελαστικό
Προοπτική εκμετάλλευσης βιομάζας Πηγή: sriconsulting.com Το εθνικό Ινστιτούτο των Η.Π.Α Argonne (http://www.anl.gov) θεωρεί ότι οι βίο-διαλύτες μπορούν να αντικαταστήσουν μέχρι και το 80% των συνθετικών διαλυτών που κυκλοφορούν σήμερα στο εμπόριο.
CHIMAR Hellas S.A. - Θερμοσκληραινόμενες ρητίνες με ανανεώσιμες πρώτες ύλες Κλίμακα παραγωγής Βιομηχανική Πιλοτική Εργαστηριακή Είδος σανίδας Πρώτη ύλη Υγροποιημένο κουκούτσι ελιάς Βίο-έλαιο πυρόλυσης ξύλου Ποσοστό αντικατάστασης φαινόλης σε ρητίνες φαινόλης-φορμαλδεΰδης, % 50 75 κοντραπλακέ 40 50 OSB Τανίνη 30 κοντραπλακέ Πρωτεΐνη σόγιας 25 κοντραπλακέ Λιγνοκυτταρίνη 20 κοντραπλακέ εργαστηριακή κλίμακα Ρητίνες ουρίας-φορμαλδεΰδης με 1% πρωτεΐνη σόγιας μοριοσανίδες με βελτιωμένη μηχανική αντοχή & διαστασιακή σταθερότητα Ρητίνες εξ ολοκλήρου από ανανεώσιμη πρώτη ύλη - μοριοσανίδες
Δραστηριότητες της CHIMAR Hellas Ανάπτυξη και εφαρμογή τεχνολογίας παραγωγής ρητινών για προϊόντα σύνθετης ξυλείας: -Ρητίνες φορμαλδεΰδης & χημικά πρόσθετα ρητινών -Εφαρμογή σε βιομηχανίες μοριοσανίδων, ινοσανίδων, αντικολλητών, OSB, εμποτισμένων χαρτιών επικάλυψης -Μέθοδοι αύξησης παραγωγικότητας και κερδοφορίας -Προϊόντα που ικανοποιούν τα πιο αυστηρά Διεθνή πρότυπα (έκλυση φορμαλδεΰδης στα επίπεδα του φυσικού ξύλου) Ανάπτυξη & προώθηση καινοτόμων τεχνολογιών για τη βιομηχανία του κλάδου Έρευνα & Ανάπτυξη, Τεχνική υποστήριξη, Εκπαίδευση προσωπικού βιομηχανίας ρητινών και σύνθετης ξυλείας Κατασκευή & παράδοση εργοστασίων παραγωγής φορμαλδεΰδης, ρητινών και προσθέτων ρητινών Ανάπτυξη & προώθηση περιβαλλοντικά φιλικών τεχνολογιών (ρητίνες από φυσικά προϊόντα, ανακύκλωση ξυλοσανίδων) Ε&Α μέσω σύγχρονων τεχνικών και εργαλείων πληροφορικής
Εξάπλωση της τεχνολογία της CHIMAR Hellas 32 χρόνια εμπειρίας σε 34 χώρες Hadjilucas Shelman Alfa Wood Akritas Duraplay GPC Química Sapemus Chemie CHH Woodchem S. Africa Alto Parana Flakeboard P.G. Zimboard Products Poulina/Cetiba Kronospan
Παπαδοπούλου Ηλέκτρα Σοφούλη 88, 55131, Θεσσαλονίκη, Ελλάδα Τηλ: +302310 424167, Φαξ : +30 2310424169 Email: papadopoulou@ari.gr & office@ari.gr Ιστοσελίδα: www.chimar-hellas.com