Biomasa – źródło surowców dla przemysłu chemicznego

Biomasa to ogół produktów roślinnych oraz zwierzęcych, ulegających naturalnej biodegradacji. Do biomasy zalicza się surowce pochodzące z: rolnictwa, leśnictwa, przemysłu spożywczego oraz celulozowego. Przeznaczana jest głównie do spalania i przetwarzania w celu odzyskania energii. Jest to niezwykle ważne, ponieważ udział energii z biomasy w energetyce stale rośnie. 

Biomasa jest uznawana za jeden z przyszłościowych surowców, bez których ciężko wyobrazić sobie nowoczesny przemysł, a w szczególności energetykę. Należy jednak pamiętać, że biomasa jest nie tylko dobrym źródłem energii, ale także innych surowców chemicznych, o dużym znaczeniu przemysłowym. Do głównych produktów pozyskiwanych z biomasy należą: biopaliwa, barwniki, alkohole, biogazy i rozpuszczalniki.

Produkty pozyskiwane z biomasy mają szereg zalet. Biomasa, jako ich źródło, jest w 100% odnawialna i ogólnodostępna. Szacuje się, że przemysłowe zastąpienie tradycyjnych produktów, w tym rozpuszczalników, niektórymi alternatywnymi związkami organicznymi pozyskiwanymi z biomasy może być znacznie szybsze, niż innych związków sklasyfikowanych jako zielone (cieczy jonowych, płynów nadkrytycznych itp.). Jednym z argumentów przemawiających za tą tezą jest fakt, że technologie wymagane do zastosowania pochodnych z biomasy są podobne do stosowanych obecnie, co prowadzi do niższych kosztów ekonomicznych.

Rozpuszczalniki pozyskiwane z biomasy

Rozpuszczalniki ze zrównoważonych źródeł, w tym z biomasy, są zwykle pozyskiwane w reakcjach fermentacji, estryfikacji oraz procesach enzymatycznych. Należą one do nowej rodziny rozpuszczalników, definiowanych jako zielone, które mogą być stosowane w wielu procesach przemysłowych. Ich właściwości fizykochemiczne w większości przypadków są zbliżone do tych, którymi odznaczają się tradycyjne rozpuszczalniki. Najważniejsze rozpuszczalniki pochodzące z biomasy to:

Alkohole

Do najważniejszych alkoholi pozyskiwanych z biomasy zalicza się: metanol, etanol i propanol. W tej grupie największe znaczenie ma bioetanol, którego produkcja jest dominująca. Pozyskiwany jest w procesach transformacji cukrów. Do tego celu wykorzystywane są zarówno źródła jadalne, jak i niejadalne. Bioetanol to nie tylko ważny rozpuszczalnik w przemyśle chemicznym, ale także dodatek paliwowy. Częściowo zastąpić go można biometanolem, który jest otrzymywany w procesach uwodornienia materii organicznej w obecności katalizatora, fermentacji oraz gazyfikacji. Propanol zwykle jest syntezowany z surowców zawierających glicerol. Proces ten może być także wykorzystany w przypadku produkcji etanolu i metanolu. Inne alkohole pozyskiwane z biomasy to: n-butanol, glicerol i jego pochodne oraz diole.

Benzen, toluen i ksyleny

Benzen, toluen i ksyleny zwykle pozyskuje się z drewna i odpadów rolniczych. Na rynek wprowadzane są kolejne rozwiązania procesowe, mające na celu efektywne przekształcanie biomasy, aby udział otrzymywanych w ten sposób rozpuszczalników stale rósł. Benzen, toluen i ksyleny z biomasy wykazują analogiczne właściwości, jak ich kopalne odpowiedniki. Benzen jest stosowany w produkcji żywic, smarów gumowych, detergentów oraz pestycydów. Toluen to ważny komponent w procesach drukowania i garbowania skóry. Stosowany jest także m.in. w zmywaczach do paznokci. Natomiast ksyleny wchodzą w skład środków czyszczących, przeznaczonych do dezynfekcji, a także farb i lakierów.

Rozpuszczalniki głęboko eutektyczne

Rozpuszczalniki głęboko eutektyczne to związki chemiczne, które pod względem właściwości są bardzo podobne do cieczy jonowych, ale w porównaniu do nich są mniej toksyczne i biodegradowalne. Te pozyskiwane z biomasy są wytwarzane zwykle ze stosunkowo niedrogich bioproduktów, co czyni je dodatkowo przystępnymi cenowo. Rozpuszczalniki głęboko eutektyczne są rozpatrywane głównie do procesów obróbki biomasy lignino-celulozowej, elektrochemii, ekstrakcji, syntezy organicznej oraz chemii polimerów.

Pozostałe grupy rozpuszczalników pozyskiwanych z biomasy:

* alkohole o małej masie cząsteczkowej,

* glikole,

* etery glikolu,

* terpentyny,

* estry kwasów tłuszczowych,

* ciecze jonowe.