L-retragere pentru chimie heise online
În viitor, substanțele chimice de bază importante nu vor mai fi produse din ulei, ci din componente vegetale neutilizate anterior. Germania devine un pionier global în promovarea bioeconomiei - o economie care se concentrează pe plante ca materie primă.
Inima celei mai mari companii chimice din lume este de treisprezece terenuri de fotbal. Petrolul brut, sau mai precis, benzina brută (nafta) curge în vene: în fabricile BASF de cracare cu abur din Ludwigshafen, nafta este împărțită în substanțele sale chimice de bază la 840 ° C - în principal în aromatice în formă de inel și olefine cu lanț lung. Aproape 90 la sută din toate produsele chimice sunt fabricate din aceste substanțe chimice de bază. Dar inima producției chimice amenință în curând să bată mai încet. „Vom vedea vârful țițeiului încă din 2050”, spune managerul BASF, Hans Kast. Experții estimează că rezervele de petrol ușor accesibile cunoscute astăzi vor dura cel mult 70 de ani. „La un moment dat, după ce volumul de producție a scăzut, va exista o nouă monedă de rezervă a materiei prime”, spune Kast.
Lipsa previzibilă de materii prime și creșterea prețurilor la petrol obligă companiile chimice din întreaga lume să acționeze. Planificați deja tranziția către surse noi de materii prime regenerabile, de data aceasta - și anume plante, din ale căror componente pot fi obținute substanțele chimice de bază necesare. Această inversare a tendinței se dorește, de asemenea, din punct de vedere politic: Germania avansează pentru a deveni un pionier global, investind sume considerabile de finanțare în această chimie ecologică. Provocarea aici: noile procese trebuie să dea roade și să se încadreze perfect în rutele de producție pe bază de petrol, tăiate pentru un randament maxim.
În comparație cu plantele masive de cracare a aburului, fabrica mică, situată la 15 kilometri nord-est de Reims, pare aproape discretă. Dar ceea ce se întâmplă în spatele placării metalice a clădirii joase care a intrat în funcțiune în decembrie declanșează entuziasm printre politicieni și ecologiști: mica companie franceză Bioamber este prima companie din lume care produce acidul succinic chimic de bază, nu din țiței, ci dintr-o materie primă regenerabilă: zahăr vegetal. Acidul succinic este o materie primă versatilă, este potrivit pentru fabricarea de produse la fel de diverse precum îmbrăcăminte sport și blugi stretch, produse cosmetice, role pentru skate, plastifianți și agenți de dezghețare.
Bacteria intestinală optimizată genetic Escherichia coli transformă zahărul într-un produs chimic în rezervoare agitate gigantice. Bioinginerii francezi au oprit trei gene metabolice pentru a îmbunătăți randamentul acidului succinic al microorganismelor și a suprima formarea de produse secundare perturbatoare - și astfel face procesul biotehnic la fel de economic ca modelul petrochimic.
Francezii obțin în continuare zahărul de care au nevoie din grâu și amidon de porumb, care este împărțit în componentele sale de zahăr folosind enzime sau procese chimico-fizice. Dar, deoarece producția de substanțe chimice din materii prime regenerabile concurează cu producția de alimente și zahărul obținut din amidon vegetal este aproape la fel de scump ca țițeiul, în viitoarele paie, iarbă și lemn - cantitățile mult mai ieftine și mari de deșeuri vegetale din silvicultură și agricultură - vor deveni materia primă care se usucă a inlocui. Frunzele și tulpinile de porumb ar putea fi utilizate și pentru crearea valorii chimice. O serie de companii și institute de cercetare lucrează deja cu succes din ce în ce mai mare pentru a descompune celuloză, lignină și hemiceluloză din plante și tulpini cât mai eficient posibil în zahăr.
Concurenții Bioamber dovedesc, de asemenea, cât de serios sunt luate plantele ca furnizori de materii prime pentru producția chimică în companii ca o alternativă la țiței. Compania japoneză Mitsubishi Chemical Corp. și Ajinomoto, precum și DSM belgian și partenerul său francez Roquette cercetează producția industrială de acid bio-succinic în fabricile pilot. După Bioamber, BASF a dezvoltat cel mai departe procesul biotehnic. Caracteristica specială a procesului Ludwigshafen: bacteria de producție „BASFia succiniciproducens”, care a fost izolată de bioingineri din rumenul bovinelor și, de asemenea, modernizată biotehnic, nu numai că procesează zahărul din biomasa plantelor. De asemenea, beneficiază de glicerină brută, care este produsă în cantități mari ca deșeuri în producția de biodiesel.
Ultimele teste de rentabilitate sunt în prezent efectuate la partenerul BASF, Purac, lângă Barcelona, într-o fabrică pilot cu o capacitate anuală de producție de 4.000 de tone. Când vor fi terminate vara, gigantul chimic și partenerul său vor decide dacă vor începe producția pe scară largă de acid bio-succinic în Montmeló, Spania. Împreună, procesele organice de la BASF și Bioamber ar furniza apoi aproximativ 20% din producția mondială anuală de aproximativ 30.000 de tone de acid succinic dintr-o singură lovitură. „Potențialul pieței este mult mai mare”, spune Patrick Piot, șeful Bioamber, care a acordat recent licență tehnologiei ecologice a companiei sale în Asia. Acidul succinic poate fi transformat într-o altă substanță chimică bazică - 1,4-butandiol - printr-o reacție chimică simplă. "Aceasta este încă 1,3 milioane de tone pe piață pe an", se entuziasmează francezul plin de viață.
Motiv suficient pentru ca Novozymes și WWF să solicite sprijin politic: Pentru a accelera schimbarea sistemului către chimia verde, alianța ar dori să vadă și alte stimulente puternice pe lângă certificatele de CO2. Chiar în partea de sus a listelor de dorințe ale ecologiștilor: Companiile ar trebui să devină mai responsabile din punct de vedere financiar pentru daunele cauzate mediului și climatului. În plus, o etichetă ar trebui să semnaleze consumatorilor când un produs chimic a fost produs în mod durabil - și astfel să stimuleze cererea de produse chimice care sunt fabricate într-un mod ecologic. Șeful Novozymes, Steen Riisgaard, solicită, de asemenea, mai multă finanțare pentru cercetare și fabrici pilot în care sunt testate noi procese de fabricație bazate pe bio. Deoarece: „Biomasa are potențialul de a înlocui petrolul, de la fabricarea materialelor plastice până la producția de biocombustibili.” Dacă există suficient vânt politic, Riisgaard consideră că Europa poate juca un rol principal în dezvoltarea chimiei plantelor.
Perspectiva opririi schimbărilor climatice cu ajutorul chimiei verzi și, în același timp, a îmbunătățirii puterii economice a făcut ca politica să devină motorul dezvoltării. De cinci ani, sprijinul lor a crescut pentru procesele cu care plantele din biorefinării pot fi mai întâi descompuse economic în componentele lor și apoi transformate în materiale valoroase de către bacterii, enzime și chimia clasică cu reziduuri cât mai puține. Germania are un rol de lider în această finanțare a cercetării. Toamna va fi prima țară din lume care va începe un program de zece ani care își propune să contribuie la construirea unei „bioeconomii” - o economie care se concentrează pe plantele de materii prime. Ministrul federal al cercetării, Annette Schavan, a stabilit noul curs la începutul anului la Săptămâna Verde de la Berlin: „Trebuie să folosim mai bine potențialul plantelor și, prin urmare, să extindem excelența în cercetare”. Planifică să cheltuiască peste două miliarde de euro până în 2015 pentru a utiliza biotehnologia pentru a face față provocărilor globale, cum ar fi schimbările climatice.
Bioeconomia se află, de asemenea, în fruntea agendei de cercetare a Uniunii Europene. Sute de milioane de euro curg deja în proiectele de biorefinare și în optimizarea chimiei ecologice în actualul program-cadru de cercetare al UE. În plus, la începutul lunii martie a existat un anunț de la cel mai înalt nivel, care a fost sărbătorit ca o senzație în companiile de biotehnologie: José Manuel Barroso, nou-confirmat președinte al Comisiei Europene, a declarat: „Alături de IT, este o prioritate de top a noii agende de inovare a UE să construim bioeconomia până în 2020. "
Vântul din spate politic și finanțarea sunt importante, deoarece până în prezent doar câteva substanțe chimice de bază biologice pentru producția de materiale plastice, cum ar fi acidul succinic sau 1,3-propandiol, pot fi produse la prețuri competitive. Este necesară multă cercetare înainte ca procesele biotehnice să atingă aceeași eficiență ca și produsele petrochimice, care au fost optimizate în decenii de muncă de precizie: Mai presus de toate, trebuie găsite metode mai eficiente pentru a converti din punct de vedere economic materiile prime biomasa plantelor, lemnul și paiul, care până atunci nu erau utilizabile în mod optim, în principalele componente ale zahărului (75 la sută) și lignină (20 la sută) pentru divizare și procesare ulterioară. Mai mult, chimia verde nu a putut fi încă integrată în uzinele chimice. Un motiv pentru aceasta este că solvenții organici utilizați în produsele petrochimice ar ucide bacteriile și ar distruge enzimele care funcționează cel mai bine în apă. Și, deși reacțiile chimice au loc de obicei doar la temperaturi de câteva sute de grade, reacțiile biologice au loc la temperatura corpului. Asta înseamnă: companiile chimice ar trebui să investească în fabrici complet noi.
Ceea ce politicienii din Europa numesc bioeconomie a fost mult timp o tendință nu numai în lumea veche. În SUA se numește „Cleantech”. Încă din 2004, Departamentul de Energie al SUA avea interfețele identificate în studiul „Produse chimice cu valoare adăugată maximă din biomasă” la care substanțele de bază produse biotehnologic pot fi introduse în lanțul valoric chimic. Rezultatul: Doisprezece substanțe chimice de bază, cum ar fi acidul acetic sau propilena, pot fi produse nu numai din petrol, ci și din plante. Nu sună prea mult. Cu toate acestea, cu ajutorul acestor elemente de bază, compușii complecși pot fi construiți într-un mod foarte similar cu produsele petrochimice: de la agenți anti-rugină și combustibili la textile și ambalaje la vopsele și produse cosmetice, pot fi utilizați pentru a produce aproape orice produs pentru piața consumatorului final.
Exemplul Braziliei arată în mod impresionant cât de competitive pot fi și materiile prime organice din punct de vedere economic. Deja astăzi, o tonă de bioetanol fabricată din trestie de zahăr costă doar aproximativ 360 de dolari - comparativ cu 500 de dolari pentru o tonă de ulei. Companiile chimice precum Dow Chemical și producătorul brazilian de materiale plastice Braskem vor să folosească această diferență de preț pentru producția de materiale plastice. Etanolul, cunoscut anterior mai mult ca biocombustibil, poate fi transformat ieftin în etilenă și butenă - materiile prime pentru polietilena plastică produsă în serie. În prezent, etilena, cea mai importantă componentă a industriei chimice, este obținută aproape exclusiv din petrol în instalațiile mari de hidrocracare, dar schimbarea este deja la orizont. În urmă cu doi ani, Braskem a prezentat planurile de a construi o fabrică de biopolimeri corespunzătoare cu o producție anuală de 200.000 de tone. Întreprinderea comună dintre producătorul brazilian de etanol Crystalsev și Dow Chemical intenționează să producă anual 350.000 de tone de bioetilenă începând cu 2011.
Măsurate cu cele 66 de milioane de tone de polietilenă care se produce anual pe bază de petrol și are o cifră de afaceri mondială de aproximativ 66 miliarde de dolari SUA, aceste dimensiuni sunt doar începutul. Potrivit omului BASF Kast, cu toate acestea, aceasta este cu siguranță o valoare adăugată semnificativă pentru piața emergentă, care până acum s-a angajat în producția economică de combustibili bioetanolici. Experții văd cele mai mari oportunități de a opera economic producția de produse chimice biotehnice oriunde sunt construite noi instalații de producție și în care materiile prime organice sunt deosebit de ieftine din cauza costurilor salariale mici, cum ar fi în țara emergentă a Braziliei sau din cauza disponibilității ridicate a materiilor prime. Dar, de asemenea, în Europa și SUA, o serie de companii chimice testează deja metode de producție bazate pe bio. Întreprinderea mixtă a companiei chimice DuPont și a diviziei Danisco Genencor, precum și a procesorului de porumb Tate & Lyle BioProducts produc 1,3-propandiol din chimia de bază produsă anterior petrochimic din amidon de porumb. Acesta este utilizat în principal pentru producerea acidului biopolester politrimetilen tereftalic, care este filat în fibre textile, de exemplu.
Doar atunci când prelucrarea biomasei nealimentare, cum ar fi lemnul sau paiul de către biorefinării, este pe deplin dezvoltată și economică în aproximativ 20 până la 30 de ani, industria chimică se va aștepta ca plantele să joace un rol mai puternic ca materie primă chimică - cu condiția ca prețul și disponibilitatea pieței să fie corecte. În acest scop, companiile doresc să avanseze în cercetarea biotehnologică. Willy de Greef de la asociația europeană a industriei de biotehnologie EuropaBio o vede în mod similar: „Toată lumea așteaptă big bang-ul cu care începe bioeconomia. Dar nu va exista”. În loc de o revoluție, experții așteaptă o „biologizare” lentă a industriei.
Între timp, politicienii continuă să lucreze la viziunea lor de a construi o bioeconomie cât mai repede posibil și de a crea noi sisteme de stimulare destinate îndulcirii conversiei chimice durabile a materiilor prime regenerabile pentru companii. Ca parte a unei inițiative UE care vizează stabilirea „produselor pe bază de bio” ca piață principală, se discută acum despre introducerea unei etichete biologice pentru producția chimică durabilă, de exemplu pentru materialele plastice pe bază de bio sau lubrifianții biodegradabili. Ideea: similar cu alimentele ecologice în plină expansiune, eticheta organică pentru materialele plastice verzi ar trebui să justifice suprataxele de până la dublu față de prețul pieței și să fie susținută de consumatorii conștienți de mediu: o altă piesă a puzzle-ului pe drumul către o chimie mai ecologică. (bsc)