Bagaimanakah 5-hydroxymethylfurfural (HMF) boleh digunakan sebagai bahan kimia platform dalam pengeluaran bahan kimia yang boleh diperbaharui atau polimer berasaskan bio?

5-hydroxymethylfurfural (HMF) memainkan peranan penting sebagai pendahulu kepada bahan api dan bahan kimia berasaskan bio. Ia boleh dihidrogenasi untuk menghasilkan 2,5-dimetilfuran (DMF), alternatif bahan api yang boleh diperbaharui yang menjanjikan kepada petrol. DMF terkenal dengan ketumpatan tenaga yang tinggi dan sifat pembakaran yang sangat baik, menjadikannya calon yang ideal untuk digunakan dalam enjin pembakaran dalaman. HMF boleh ditukar kepada asid levulinik, yang merupakan pertengahan penting dalam pengeluaran polimer berasaskan bio, plasticizers, pelarut, dan juga bahan kimia pertanian. Transformasi ini menawarkan laluan untuk menggantikan bahan kimia dan bahan api yang berasal dari petroleum dengan alternatif yang boleh diperbaharui, dengan itu menyumbang kepada penghijauan industri kimia dan mengurangkan kebergantungan pada bahan api fosil.

Salah satu aplikasi HMF yang paling penting adalah dalam sintesis polimer berasaskan bio, terutamanya melalui penukarannya kepada 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA). FDCA adalah monomer utama yang digunakan dalam pengeluaran polyethylene furanoate (PEF) berasaskan bio, yang boleh berfungsi sebagai alternatif yang mampan untuk polietilena terephthalate (PET), yang biasa digunakan dalam bahan pembungkusan, tekstil, dan botol. PEF mempamerkan sifat mekanikal yang unggul, termasuk rintangan penghalang yang lebih baik kepada gas (seperti oksigen dan karbon dioksida) dan cecair, menjadikannya bahan yang ideal untuk produk pembungkusan yang memerlukan jangka hayat yang dipertingkatkan. PEF adalah biodegradable dan boleh dikitar semula, menyumbang kepada pengurangan sisa plastik dan memajukan prinsip ekonomi pekeliling. Pengkomersialan PEF yang berjaya dan polimer berasaskan FDCA yang lain dijangka mengubah industri pembungkusan dan plastik dengan menyediakan pilihan yang lebih mampan berbanding dengan plastik berasaskan petroleum tradisional.

HMF juga boleh ditukar kepada pelarut berasaskan bio, yang semakin digunakan dalam pelbagai sektor perindustrian, termasuk cat, salutan, produk pembersihan, dan formulasi farmaseutikal. Sebagai contoh, ether berasaskan HMF boleh dihasilkan, yang berfungsi sebagai pengganti yang mampan untuk pelarut petrokimia tradisional. Pelarut ini bukan sahaja boleh diperbaharui tetapi juga mempamerkan sifat-sifat kesolvenan yang sangat baik sementara kurang toksik dan tidak menentu berbanding dengan rakan-rakan petroleum mereka. Penggunaan pelarut yang diperolehi oleh HMF membolehkan pengeluar mengurangkan pergantungan mereka terhadap bahan kimia yang berbahaya, dengan itu meningkatkan keselamatan pekerja dan mengurangkan kesan alam sekitar proses perindustrian.

HMF boleh menjalani pelbagai transformasi pemangkin untuk menghasilkan sebatian aromatik bernilai tinggi seperti furfural, aldehid aromatik, dan asid aromatik. Sebatian ini adalah blok bangunan utama untuk pelbagai aplikasi perindustrian, termasuk pembuatan plastik, resin, perisa, dan wangian. Sebagai contoh, furfural digunakan dalam pengeluaran alkohol furfural dan alkohol furfuryl, yang kedua -duanya digunakan dalam pembuatan resin untuk foundries dan pelekat, serta dalam industri kimia sebagai pelarut dan perantaraan. Keupayaan untuk mensintesis sebatian aromatik yang berharga ini dari HMF membantu mewujudkan rantaian bekalan yang mampan untuk bahan kimia yang secara tradisinya diperolehi daripada sumber yang tidak boleh diperbaharui.

Oleh kerana 5-hydroxymethylfurfural (HMF) dihasilkan dari biomas, ia secara semulajadi menawarkan laluan neutral karbon untuk menghasilkan bahan kimia dan bahan, seperti karbon yang dikeluarkan semasa penukarannya ke dalam bahan kimia atau bahan api diimbangi oleh karbon yang diserap oleh biomas semasa pertumbuhannya. Ini menjadikan HMF sebagai komponen kritikal dalam peralihan kepada ekonomi rendah karbon. Dengan menggunakan sumber biomas, pengeluaran HMF dan derivatifnya membantu mengurangkan jejak karbon proses perindustrian, terutamanya dalam industri seperti bahan kimia, plastik, dan bahan api. HMF boleh diintegrasikan ke dalam model ekonomi pekeliling, di mana biomas terus dikitar semula dan ditukar menjadi produk berharga, mengurangkan keperluan bahan dara dan meminimumkan sisa.