FDCA góp phần giảm lượng khí thải carbon của ngành công nghiệp hóa chất và nhựa như thế nào?

Axit 2,5-Furandicarboxylic (FDCA) có nguồn gốc từ nguyên liệu sinh khối tái tạo (chẳng hạn như đường từ thực vật), khiến nó trở thành một lựa chọn bền vững hơn so với các hóa chất truyền thống được làm từ nguyên liệu thô có nguồn gốc từ dầu mỏ. Sinh khối, bao gồm các phụ phẩm nông nghiệp, chất thải và cây trồng chuyên dụng như ngô hoặc mía, hấp thụ carbon dioxide (CO2) như một phần của quá trình tăng trưởng. Khi được sử dụng để sản xuất FDCA, lượng cacbon này được "cô lập" một cách hiệu quả trong sản phẩm cuối cùng. Do đó, FDCA hoạt động như một giải pháp thay thế carbon trung tính hoặc ít carbon cho các hóa chất có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch, vốn là nguyên nhân gây ra lượng khí thải đáng kể trong quá trình khai thác, tinh chế và xử lý. Bằng cách chuyển sang sinh khối tái tạo, sự phụ thuộc tổng thể vào nhiên liệu hóa thạch sẽ giảm đi, giảm đáng kể lượng khí thải carbon của ngành công nghiệp hóa chất và nhựa.

Việc sản xuất FDCA thường dẫn đến lượng phát thải khí nhà kính (GHG) thấp hơn đáng kể so với các quy trình hóa dầu thông thường. Các quy trình hóa dầu được sử dụng để sản xuất vật liệu như polyetylen terephthalate (PET) và các loại nhựa thông thường khác thường tiêu tốn nhiều năng lượng và tạo ra lượng khí thải CO2 lớn do chúng phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch không thể tái tạo. Ngược lại, quá trình sản xuất FDCA dựa trên quá trình lên men thường đòi hỏi ít năng lượng hơn và tạo ra ít khí thải hơn. Việc sử dụng FDCA trong các polyme dựa trên sinh học như polyetylen furanoate (PEF) có thể dẫn đến lượng phát thải khí nhà kính thậm chí còn thấp hơn trong suốt vòng đời của vật liệu, từ sản xuất đến thải bỏ.

Các polyme dựa trên FDCA như PEF mang lại những cải tiến đáng chú ý về khả năng phân hủy sinh học so với các loại nhựa truyền thống như PET. PEF, được làm từ FDCA, có khả năng phân hủy sinh học vượt trội, nghĩa là khi phân hủy trong môi trường, nó tạo ra ít sản phẩm phụ có hại hơn nhựa thông thường. Khả năng tái chế hiệu quả thành các sản phẩm mới này giúp giảm nhu cầu về nguyên liệu thô và giảm tác động tổng thể đến môi trường. Bằng cách tăng cường khả năng tái chế và phân hủy sinh học của nhựa, FDCA giúp giảm thiểu chất thải nhựa, biến nó thành yếu tố chính thúc đẩy các hoạt động quản lý vật liệu bền vững hơn và các hệ thống khép kín.

Một trong những cách trực tiếp nhất để FDCA giảm lượng khí thải carbon là thông qua tiềm năng thay thế các hóa chất truyền thống có nguồn gốc từ dầu mỏ trong sản xuất nhựa và các vật liệu khác. Các quy trình hóa dầu thông thường để sản xuất nhựa phụ thuộc nhiều vào nhiên liệu hóa thạch, góp phần đáng kể vào lượng khí thải carbon. FDCA có nguồn gốc từ các nguồn tài nguyên tái tạo, có cường độ carbon thấp hơn nhiều. Bằng cách sử dụng FDCA để thay thế cho các monome truyền thống có nguồn gốc từ hóa thạch, các nhà sản xuất có thể giảm đáng kể sự phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên không thể tái tạo và lượng khí thải carbon liên quan đến việc khai thác, tinh chế và chế biến dầu mỏ. Quá trình chuyển đổi từ nguyên liệu thô dựa trên dầu mỏ sang nguyên liệu tái tạo này góp phần trực tiếp vào việc giảm lượng carbon ở cấp độ vĩ mô.

Việc sản xuất FDCA theo công nghệ sinh học, thường thông qua quá trình lên men đường, mang lại hiệu quả năng lượng cao hơn so với các quy trình nhiệt độ cao, áp suất cao được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa dầu truyền thống. Quá trình lên men thường được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất thấp hơn, dẫn đến tiêu thụ năng lượng thấp hơn. Ngược lại, việc sản xuất nhựa gốc dầu mỏ như PET đòi hỏi một lượng năng lượng đáng kể, cả về mặt khai thác dầu thô và chuyển đổi thành polyme nhựa. Khi các phương pháp sản xuất FDCA tiếp tục được cải thiện, dự kiến ​​sẽ có những tiến bộ hơn nữa về hiệu quả sử dụng năng lượng, điều này sẽ giúp giảm lượng khí thải carbon nhiều hơn nữa.