Алгенесис решава проблем диизоцијаната да би направио полиуретан у потпуности на биолошкој бази | Посао
Полиуретани су свуда око нас – у пени на којој седимо и спавамо, у изолацији која држи наше куће топлим, а фрижидере хладним, па чак и у нашим ципелама. То је комплексни полимер са два различита мономера – полиолом и диизоцијанатом. Биолошки полиоли су сада уобичајени, али исто се не може рећи за диизоцијанат. Сада, стартуп Алгенесис из Сан Дијега, који производи полиол, успео је да развије и процес за производњу диизоцијаната на биолошкој бази, а недавно је покренута и пилот фабрика.
Пут до ове тачке трајао је више од 15 година. Суоснивач и извршни директор Стивен Мејфилд је 2007. године основао другу компанију, Саппхире Енерги, за производњу биогорива користећи уље екстраховано из алги као сировину. Затим је Алгенесис рођен 2016. да би технологију алги усмерио у правцу пластике. „Идеја је супер једноставна“, каже Мејфилд. „Пластика долази од нафте, а нафта од алги. Хајдемо право са алги на пластику.’
Полиуретан је био очигледно место за почетак, каже он. Док су прво погледали чврсту ПУ пену за даске за сурфовање, убрзо су се окренули ка много већем тржишту обуће. Триглицериди из било ког биљног уља са двоструком везом, укључујући уље алги, могу се користити за прављење полиола путем епоксидације и отварања прстена, али резултујући полимер има тенденцију да буде лошег квалитета. „Желели смо да направимо замену за полиоле на бази нафте“, каже он. „Спојивањем диола и дикиселина биљног порекла на линеарни начин са хидроксилним групама на сваком крају, полиестерски полиоли које правимо подсећају на оне добијене од нафте.“
Док је полиол био на биљној бази, диизоцијанати нису. Суоснивач (и хемичар) Алгенесис Мике Буркарт са Калифорнијског универзитета у Сан Дијегу тражио је алтернативе петрохемијским диизоцијанатима, који се праве реакцијом диамина са токсичним, реактивним гасом фосгеном. Осим што је пронашао био-базирани извор, желео је да избегне фосген.
Одговор је лежао у преласку преко дихидразида, направљеног од дикиселине. Иако овај пут избегава фосген, он има другу лошу страну – пролази кроз експлозивни међупроизвод. После неколико мањих незгода у лабораторији, Буркарт се окренуо хемији протока, са великим успехом.
Нећемо ускоро скочити на тону дневно, али пут до тамо је заиста очигледан
„Мајк је наставио да покаже да можете да се храните било којом дијакиселином“, каже Мејфилд. „Наш фаворит је азелаична киселина (нонанедиоинска киселина) јер је можемо добити или из алги или из биљака. Потрудили смо се да наша хемија буде универзална и да нисмо ограничени само на уља алги.’ Ово је важно за повећање величине, пошто тренутно нема довољно доступног уља алги да би се направиле велике количине ПУ.
Буркхардтова лабораторија је успела да повећа производњу на око грам дневно; годину дана касније, Алгенесис га је повећао на килограм дневно. Тим сада оптимизује рад јединице и има за циљ да покрене неколико реактора паралелно ради повећања. „То је сада инжењерски проблем“, каже Мејфилд. „Могли бисмо доћи до 10 или чак 100 кг/дан једноставним покретањем наших тренутних реактора паралелно, али мислимо да би једна машина могла сама да достигне 10 кг/дан.“
Пошто хемија сада добро функционише, он се нада да ће у року од годину дана доћи до великог побољшања у раду јединице. „Нећемо ускоро скочити на тону дневно, али пут до тамо је заиста очигледан“, каже он. „То не значи да ће бити лако, али знамо шта је процес и знамо да је изводљиво.“
Мејфилд је такође желео да конструише полиоле како би се полимер биоразградио на крају свог животног века. Полиестери су природно биоразградиви, каже он, али је пластична индустрија провела 50 година учећи како да полиестер полиоле учини неразградивим. Данашњи полиуретани су резултат пола века рада на формулацијама, процесима и адитивима.
Ако узмете једну од наших ципела и претворите је у микропластику, оне ће се разградити у природном окружењу за неколико месеци
Поновно проналажење свега овога трајало је око четири године, а полиуретан је сада биоразградив; чак се и диизоцијанат враћа у диамин, каже Мејфилд, и добро је ђубриво. Полимер се такође може рециклирати, користећи процесе хемијске рециклаже који постају стандардни за полиуретан, иако је и даље немогуће директно повратити диизоцијанат. Увек ће се вратити у диамин који мора да реагује са фосгеном да би се регенерисао диизоцијанат.
Алгенесис сада ради на прилагођавању биоразградљивости како би била пропорционална животном веку производа. У аутомобилу, пена за седиште ће морати да траје 20 година или више, али две до пет година би било прикладније за ципелу. „Сада имамо неколико уретана за које мислимо да ће трајати пет или шест година у прилично неповољним условима“, каже он.
Ова биоразградивост такође значи да неће бити упорне микропластике, тврди Мејфилд. „Ако узмете једну од наших ципела и претворите је у микропластику, оне ће се разградити у природном окружењу за неколико месеци назад у диоле, дикиселине и диамине које једу микроорганизми и не опстају“, каже он. „Ово укључује микропластику која се осипа са ђона ваших ципела док ходате около – нестаје у року од 100 дана.“
