Projekto idėjos autorių naudojamo biokatalizinio proceso metu yra gaunami du produktai, kuriuos ketinama komercializuoti:

1)     Polioliai, ir

2)     Epoksidiniai aliejai.

 

Poliolis naudojamas poliuretano putų gamybai. Poliuretano putos labai plačiai naudojamos įvairiose pramonės šakose:

  • minkštų baldų gamybai
  • čiužinių gamybai
  • biuro baldų gamybai,
  • transporto pramonėje (pvz.: transporto priemonių kėdės),
  • medicinos pramonėje,
  • pakavimo srityje ir pan.

 

Poliuretano putos (PU), gaunamos cheminės kondensacijos reakcijos metu iš diizocianato ir poliolio, po reakcijos nelieka pašalinių produktų. Dabartiniu metu, poliolis, vienas iš PU gamybos komponentų, yra gaunamas iš naftos produktų. Tačiau, poliolį taip pat galima gauti iš aliejaus. Toks poliolis pasižymi žymiai geresnėmis fiziko-cheminėmis savybėmis. Be to, tokio poliolio naudojimas padidina limituotą poliuretano putų deguonies indeksą, t.y. sumažina galutinio PU produkto degumą.

 

Poliuretano gaminiai gali būti labai įvairūs, priklausomai nuo jų minkštumo, kietumo ir tankio. Poliuretanas gali būti trijų rūšių: kietas elastomeras, kietos plastmasinės struktūrinės dalys ir mikrokorinės putų medžiagos. Poliuretano putos (PU) yra lengvai sluoksniuojamos, jas paprasta integruoti su kitais komponentais, jos pasižymi geromis stabilumo savybėmis galutiniame produkte, jų gamybos procese nėra pašalinių medžiagų. Tačiau nepaisant to, PU vis dėl to turi keletą esminių trūkumų, kuriuos galima išspręsti naudojant biokatalizinius metodus. Poliuretano putos yra labai degios ir degdamos išskiria pavojingas dujas, todėl į poliuretaninius gaminius yra dedamas gana didelis degumą mažinančių priemaišų kiekis. Tokie priedai yra aliuminio trihidroksidas, magnio dihidroksidas, melaminas, silicio dioksidas ir kiti dariniai, kurie nežymiai padidina šiluminį stabilumą ir vis tiek neatitinka priešgaisrinės saugos bei aplinkosaugos reikalavimų. Be to, šios pasaulyje plačiai naudojamos priemaišos yra pripažintos ilgalaikiais teršalais, nes jos nėra bioskalios ir patekusios į gamtą pačios nesuyra. Todėl biopoliolio, gauto iš aliejaus, panaudojimas PU gamyboje, sumažintų galutinių poliuretano produktų degumą ir taip būtų sumažintas degumą mažinančių priemaišų naudojimas. Iš pastaruoju metu atliktų mokslinių tyrimų poliolių struktūros įtakos PU degumui, žinoma, kad terminiui stabilumui įtakos turi: poliolio molekulinė masė, poliolio tipas (esteris/eteris, aromatinis/alifatinis), hidroksi grupių kiekis, molinis santykis poliolio ir izocianato PU gamybos procese. Taigi, siekiant kontroliuoti galutinio PU produkto degumą, reikia kontroliuoti pradinės medžiagos degumą, iš kurios jis gaminamas, o ne vykdyti galutinio produkto degumo kontrolę primaišant į jį įvairių priedų.

 

Polioliai naudojami poliuretano gamyboje yra gaunami cheminiu būdu iš naftos ir yra polieterio struktūros. Yra nustatyta, kad polieteriniai polioliai, ir ypač turintys aromatinį žiedą, yra mažiau stabilūs ir yra labiau degūs nei esterinės struktūros polioliai. Be to, mažesnės molekulinės masės polioliai pasižymi didesniu ribiniu deguonies indeksu. Taip pat molinis NCO/OH (izocianatinių grupių ir OH grupių) santykis turi įtakos PU šiluminėms savybėms – PU, kuriuose dominuoja polioliai išskiria mažiau lakių medžiagų gaisro metu, kaip, pavyzdžiui, alifatinių poliesterinių poliolių naudojimas lyginant su aromatiniais. Taigi tokie, geresnėmis savybėmis pasižymintys polioliai, t.y polioliai, kurie yra poliesteriniai – didesnės molekulinės masės, alifatinės grandinės, daugiau OH grupių turintys – gali būti gaunami iš aliejų biokatalizinio proceso būdu.

 

Taigi šis projektas pateikia žalią alternatyvą poliuretano putų gamybos technologijai, kuri leidžia pakeistį dabartiniu metu poliuretano gamybai naudojamą poliolį, gaunamą iš naftos produktų, į fermentinės katalizės (biokatalizės) būdu gautą poliolį iš biomasės. Taip galima pagerinti visus degumo, toksiškumo ir dūmingumo reikalavimus bei patenkinti augančius vartotojų poreikius ekologiškiems plastiko produktams.

 

Epoksidinti aliejai plačiai naudojami įvairiose pramonės šakose:

  • PVC gaminių gamyboje,
  • Žaislų gamyboje,
  • transporto priemonių gamyboje,
  • lakų ir dažų pramonėje,
  • kosmetikos pramonėje.

 

Epoksidinti aliejai yra naudojami kaip plastifikatoriai ir pastaruoju metu tapo ypatingai paklausus, nes lengvai gali pakeisti naudojamus cheminės (naftos) kilmės plastifikatorius, pavyzdžiui, ftalatus, kurie yra itin toksiški ir kenksmingi sveikatai. Plastifikatoriai, tai medžiagos, kurios sumažina stiklėjimo temperatūrą ir padidina gaminio elastiškumą bei plastiškumą. Projekto idėjos autorių naudojamo biokatalizinio proceso metu, epoksidinti aliejai yra tarpiniai junginiai sintetinant biopoliolį, tačiau jų kaina rinkoje yra žymiai didesnė nei galutinio produkto (pavyzdžiui vienintelio rinkoje esančio kaip cheminio reagento epoksidinto sojų aliejaus 50 mg kaina rinkoje yra 120 Lt), todėl juos taip pat planuojama komercializuoti

 

Projekto idėjos autorių biokataliziniam procesui naudojamos pradinės žaliavos yra augaliniai aliejai, kurie poliuretano gamybos procese sėkmingai galėtų pakeisti naftos pagrindu gautus poliolius. Be to, vietoj augalinių aliejų galima naudoti ir panaudotus aliejus (tačiau panaudotų aliejų pritaikymas dar reikalauja detalesnių mokslinių tyrimų bei bus vystomas tolimesniame projekto idėjos etape). Poliuretano sintezei reikalingos hidroksi funkcinės grupės, kurios reaguoja su isozianatinėmis grupėmis. Tokių hidroksi grupių savo struktūroje turi tik ricinos aliejai. Kitų augalinių aliejų funkcinės grupės paveiktos fermentais gali būti paverčiamos į tikslines OH grupes. Mūsų siūlomo biokatalizinio sintezės metodo esmė yra dvistadijinis procesas, kuris susideda iš nesočiųjų grupių epoksidinimo, toliau sekant susidariusių epoksidinių grupių hidrolizei. Todėl, pagrindiniai reikalavimai poliolio sintezės žaliavoms (augaliniams aliejams) yra apibrėžiami pagal šiuos parametrus: C=C grupių skaičius, jų funkcijos ir klampumas. Kadangi, tik keli aliejai iš augalinių aliejų rušių (17 rūšių aliejus yra plačiai naudojamas pramonėje) skaičiaus tinka biokataliziniam metodui, aliejaus pasirinkimas bus nustatomas pagal jo kainą rinkoje ir prieinamumą, kad būtų sukurtas ne tik ekologiškas, bet ir didesnės pridėtinės vertės produktas.