در آزمایشگاه های سراسر جهان، scientists are quietly working on what could become one of the most significant breakthroughs in sustainable materials science—a novel process that transforms fermentation byproducts into high-performance، نرم کننده های دوستدار محیط زیست.

زندگی مدرن بدون پلاستیک قابل تصور نیست، از دستگاه های پزشکی تا اسباب بازی های کودکان، این مواد انعطاف پذیر انعطاف پذیری خود را به افزودنی های شیمیایی به نام پلاستیک ها مدیون هستند.فتلات های مبتنی بر نفت بر این بازار جهانی 15 میلیارد دلاری تسلط دارند، به ویژه در کاربردهای پلی وینیل کلرید (PVC).

با این حال، شواهد علمی رو به رشد، پیامدهای نگران کننده ای برای سلامتی را نشان می دهد:

• پتانسیل اختلالات اندوکرین در مطالعات حیوانی
• ارتباط احتمالی با مسائل مربوط به رشد و تولید مثل
• پایداری زیست محیطی با نیمه عمر بیش از ده سال

سازمان های نظارتی در سراسر جهان در حال پاسخگویی هستند. اتحادیه اروپا تحت مقررات REACH برخی از فتلات ها را در اسباب بازی ها و محصولات مراقبت از کودکان محدود کرده است.در حالی که در قانون 65 کالیفرنیا چندین ماده سرطان زا ذکر شده است.

در میان جایگزین های بالقوه، استرهای سیترات (به ویژه سیترات تریبول (TBC) و مشتق استایل آن (ATBC)) به عنوان کاندیداهای برجسته ظاهر شده اند.یک ترکیب طبیعی در میوه های مرکبات یافت می شود، این پلاستیزه کننده های بیولوژیکی ارائه می دهند:

• قابلیت تجزیه زیستی عالی (90٪ تجزیه در عرض 28 روز در آزمایشات OECD)
• مشخصات سمی کم (LD50 > 5000 mg/kg در مطالعات جوندگان)
• عملکرد قابل مقایسه با فتلات های معمولی در کاربردهای PVC

با این حال نفوذ به بازار همچنان محدود است، زیرا هزینه های تولید تقریبا دو برابر پلاستیک های معمولی است. این چالش ریشه در فرآیندهای تولید سنتی دارد.

در حال حاضر یک روش پیشگامانه از طریق استفاده مستقیم از سیترات کلسیم، یک محصول جانبی تخمیر، پاکسازی گران قیمت اسید سیتریک را دور می اندازد.

1. اسید سازی و استری سازی همزمان در یک راکتور
2. اسید سولفوریک به عنوان کاتالیزور دوگانه و گرده افشانی کلسیم
3. حذف آب در محل از طریق تشکیل سولفات کلسیم

این روش یکپارچه در مقیاس آزمایشگاهی به 92 درصد تولید سل منجر می شود، که نسبت به روش های معمولی 30 درصد بهتر است، در حالی که مراحل متعدد تصفیه را از بین می برد.

مدل سازی دقیق حرکتی نشان می دهد که چرا این فرآیند کار می کند:

• محصول جانبی سولفات کلسیم به طور مداوم آب واکنش را جذب می کند و تعادل را به سمت تشکیل محصول هدایت می کند
• سرعت واکنش در ۹۰ درجه سانتیگراد در مقایسه با روش های سنتی سه برابر می شود
• مصرف انرژی در تجزیه و تحلیل چرخه عمر حدود 40٪ کاهش می یابد

پیامدهای آن فراتر از شیمی است. ارزیابی چرخه عمر نشان می دهد:

• کاهش 68٪ در اثرات کربن در مقایسه با تولید سنتی سل
• پتانسیل به دست آوردن ارزش 450،000 تن متریک محصولات فرعی تخمیر در سال
• هزینه های تولید رقابتی با پلاستیزه کننده های مبتنی بر نفت در مقیاس

تحلیلگران صنعت پیش بینی می کنند که بازار جهانی بیوپلاستیزه کننده ها می تواند از 1.4 میلیارد دلار در سال 2023 به 2.3 میلیارد دلار در سال 2028 افزایش یابد اگر این نوآوری ها به سود تجاری برسند.

در حالی که امیدوار کننده است، مقیاس بندی موانع را ارائه می دهد:

• بهینه سازی طرح های راکتورهای مستمر برای واکنش های جامد مایع
• مدیریت حجم محصولات جانبی سولفات کلسیم
• تضمین کیفیت مواد اولیه ثابت از فرآیندهای تخمیر

آزمایشات کارخانه آزمایشی در اروپا در حال انجام است و نتایج اولیه آن تا اواخر سال 2024 انتظار می رود.این فناوری می تواند تولید پلاستیک پایدار را دوباره تعریف کند و به تولید کنندگان یک راه اقتصادی را از وابستگی به نفت بدون قربانی عملکرد ارائه دهد.

با افزایش فشار های نظارتی و افزایش تقاضا مصرف کنندگان برای جایگزین های سبز، چنین نوآوری هایی ممکن است در نهایت پلاستیک های بدون فتلات را به جای استثناء، به یک قانون تبدیل کنند.