En la era actual de desarrollo sostenible, los materiales de origen biológico, con sus propiedades ecológicas y renovables, están transformando gradualmente la fisonomía de las industrias. Actualmente, el mercado de los materiales de origen biológico está en continua expansión, y sus aplicaciones van más allá de campos tradicionales como el envasado, la agricultura y los productos farmacéuticos. Los materiales biológicos se utilizan cada vez más en sectores como la automoción, la electrónica y la construcción.
La producción de materiales de origen biológico implica la síntesis de polímeros a partir de monómeros. La pureza de estos monómeros es fundamental para garantizar unas propiedades fisicoquímicas excelentes y un buen rendimiento de procesamiento de los productos finales, lo que resulta esencial para su aplicación en diversas industrias.
Como pionero de la “tecnología verde y la regeneración circular”, DODGEN está comprometido con la purificación de monómeros de materiales de base biológica, aportando avances revolucionarios a la industria. Este artículo se centra en varios materiales biológicos clave (PLA, HMF, isosorbida y ácido adípico) y ofrece una introducción detallada a las innovaciones y aplicaciones de DODGEN Chemical en la tecnología de purificación.
I. PLA: el pionero de los materiales biodegradables
El PLA (ácido poliláctico) de origen biológico es un material polimérico fabricado a partir de la polimerización de monómeros de ácido láctico. Presume de una excelente biocompatibilidad y biodegradabilidad, con materias primas derivadas del almidón de maíz, la caña de azúcar y otras fuentes. Sin embargo, el proceso de purificación del monómero del PLA -la lactida- plantea importantes dificultades. Los principales componentes de la lactida cruda son la L-lactida, la D-lactida, el ácido láctico, los dímeros de ácido láctico, los trímeros de ácido láctico y el agua. Entre ellos, el agua puede hidrolizar la lactida en ácido, y las impurezas ácidas -ácido láctico, dímeros y trímeros de ácido láctico- pueden provocar la rotura de las cadenas poliméricas del PLA debido a la hidrólisis ácida, lo que afecta negativamente al peso molecular y a la distribución del peso molecular del PLA. Además, el D-láctido puede reducir las propiedades mecánicas del PLA. Por lo tanto, es esencial refinar y purificar la lactida para cumplir los requisitos de pureza química y óptica de los monómeros de polimerización. La tecnología de cristalización fundida ha superado con éxito este cuello de botella. Este proceso no sólo mejora la pureza del producto, sino que también reduce significativamente el consumo de energía y los costes, sentando unas bases sólidas para la aplicación generalizada de los plásticos biodegradables.
II. HMF: un compuesto de plataforma de base biológica
El 5-hidroximetilfurfural (HMF) es un importante compuesto de base biológica que puede utilizarse para preparar FDCA (ácido 2,5-furandicarboxílico) mediante la apertura oxidativa en anillo y la reacidificación. El FDCA es el monómero del plástico de base biológica de alto rendimiento Furanoato de polietileno (PEF). El HMF también puede someterse a diversas reacciones químicas para producir una serie de derivados, como resinas de furano y fármacos basados en furano. Estos derivados tienen amplias perspectivas de aplicación en campos como los productos farmacéuticos, los pesticidas, los tintes y las fragancias. La pureza del HMF influye significativamente en la selectividad de las reacciones químicas posteriores, la cinética de reacción y la calidad del producto. El uso de la tecnología de cristalización fundida permite garantizar una gran pureza y estabilidad del producto. DODGEN está promoviendo activamente esta tecnología en la aplicación de HMF, logrando una pureza del producto superior al 99,9%, proporcionando un fuerte apoyo a la diversificación de los monómeros plásticos de base biológica.
III. Isosorbida: La piedra angular de los polímeros de alto rendimiento
La isosorbida puede extraerse de diversas materias primas de biomasa y sintetizarse mediante métodos químicos. La isosorbida de origen biológico puede utilizarse para producir policarbonato (PC) mediante policondensación por transesterificación. El policarbonato es uno de los plásticos de ingeniería de mayor crecimiento y uso entre los cinco principales, con amplias aplicaciones en diversas industrias de la economía nacional.A través de un cuidadoso diseño de proceso de cristalización en fusión, DODGEN puede purificar la isosorbida hasta 99,9%, inyectando fuerza al desarrollo de la industria del poliéster de base biológica.
IV. Ácido Adípico: La materia prima clave del nailon 66
El ácido adípico de origen biológico se obtiene a partir de azúcares derivados de biomasa no alimentaria, que se convierten rápidamente en ácido mucónico mediante fermentación. La hidrogenación del ácido mucónico produce ácido adípico biológico de alto rendimiento y pureza. Este ácido adípico de base biológica puede utilizarse como materia prima para el Nylon 66, que se emplea para producir resinas y fibras similares al Nylon 66 derivado del petróleo. El Nylon 66 ecológico producido mediante métodos biológicos ayuda a crear una economía circular y reduce las emisiones de gases de efecto invernadero. DODGEN ha logrado una purificación eficiente del ácido adípico de origen biológico utilizando tecnología avanzada de cristalización fundida, mejorando la pureza del producto de 99,3% a 99,8%.
Los resultados de las pruebas del producto tras la cristalización fundida se muestran en la tabla siguiente:
Conclusión:
En la actualidad, los materiales de origen biológico se enfrentan a grandes dificultades de aplicación debido a sus costes de producción relativamente elevados y a la complejidad de las tecnologías de producción. Abordar los problemas técnicos de los procesos de separación y purificación es una de las vías clave para superar estos cuellos de botella. DODGEN ha logrado importantes resultados en la purificación de monómeros y sigue impulsando la aplicación generalizada de los materiales de base biológica.
