Các nhà hóa học hữu cơ tại Đại học Groningen (Hà Lan) đã hợp tác với Công ty sản xuất sơn đa quốc gia AkzoNobel phát triển quy trình chuyển hóa sinh khối thành sơn chất lượng cao bằng cách sử dụng ánh sáng, oxy và tia cực tím. Quy trình này kết hợp các nguồn nguyên liệu tái tạo với hóa học xanh, có thể thay thế các monome dẫn xuất từ dầu mỏ như acrylat mà hiện đang được sử dụng để sản xuất sơn, nhựa và lớp phủ.
Phần lớn các loại sơn hiện nay đều được sản xuất từ polyme với thành phần chính là monome acrylat. Sản lượng acrylat toàn cầu hiện vượt quá 3,5 triệu tấn/năm, tất cả đều được sản xuất từ nguyên liệu hóa thạch.
Nguyên liệu sinh khối
Để sản xuất một loại sơn mới thân thiện môi trường, các nhà khoa học tại Đại học Groningen đã liên kết với các nhà nghiên cứu của Công ty AkzoNobel với mục đích sử dụng lignoxenluloza làm nguyên liệu ban đầu. Lignoxenluloza chiếm 20-30% thành phần gỗ trong cây trồng và là nguyên liệu sinh khối phong phú nhất trên Trái Đất. Hiện nay, lignoxenluloza được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu rắn hoặc nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học.
Theo một nhà khoa học trong nhóm nghiên cứu nói trên, lignoxenluloza có thể được phân hủy bằng axit để tạo ra furfural, thành phần cấu tạo của nhiều hợp chất hóa học. Nhưng furfural cần phải được biến đổi thích hợp để có thể sử dụng cho sản xuất sơn. Các nhà khoa học đã sử dụng quy trình do mình phát triển để chuyển hóa furfural thành hydroxybutenolide, một hợp chất tương tự axit acrylic. Quá trình chuyển hóa chỉ sử dụng ánh sáng, oxy và một chất xúc tác đơn giản, trong khi đó không tạo ra phế thải. Sản phẩm phụ duy nhất của quá trình là metyl format, đây là hợp chất hữu ích, có thể thay thế cloflocacbon trong các quá trình sản xuất khác.
Chuyển hóa thành polyme
Một phần cấu trúc của hydroxybutenolide tương tự như acrylat, nhưng phần có hoạt tính phản ứng của phân tử này là một cấu trúc vòng tròn. Điều đó có nghĩa là nó có hoạt tính thấp hơn acrylat, vì vậy thách thức đối với các nhà khoa học là biến đổi phân tử đó sao cho nó sẽ tạo ra polyme hữu ích. Họ đã đạt được điều này bằng cách bổ sung rượu làm từ nguyên liệu sinh học vào hydroxybutenolide, tạo ra 4 loại monome alkoxybutenolide khác nhau.
Những monome nói trên có thể được chuyển hóa thành polyme và sơn nhờ sự trợ giúp của chất xúc tác và ánh sáng cực tím. Bằng cách kết hợp các monome khác nhau, các nhà khoa học đã thu được các polyme liên kết ngang với những tính chất khác nhau. Ví dụ, trong khi tất cả các polyme như vậy có thể sơn phủ thủy tinh thì một dạng kết hợp các polyme đó còn có khả năng sơn phủ chất dẻo. Khi bổ sung các monome cứng hơn, các nhà khoa học đã tạo ra lớp sơn phủ cứng, với những tính chất tương đương các loại sơn xe ôtô. Điều đó cho thấy, các lớp sơn phủ này có thể được điều chỉnh cho phù hợp với những mục đích sử dụng khác nhau.
Như vậy, bằng cách áp dụng hóa học xanh các nhà khoa học trong nhóm nghiên cứu đã tạo ra các sản phẩm sơn phủ từ nguồn nguyên liệu tái tạo là lignoxenluloza. Chất lượng của sản phẩm sơn mới tương đương sơn acrylat hiện nay.
Hoahocngaynay.com/Hoahoc.info
Nguồn: Vinachem/ScienceDaily
