المواد الحيوية للمواد اللاصقة والمواد المانعة للتسرب: ثورة الاستدامة هنا

إن تعزيز الاقتصاد الحيوي يتطلب تكنولوجيا جديدة تدفع حدود الأداء القائم على النشاط الحيوي.

وبحلول عام 2050، تتوقع الأمم المتحدة أن يصل عدد سكان العالم إلى حوالي 9.5 مليار نسمة. وتشير التوقعات إلى انتشال ملايين الأشخاص من الفقر، مما يؤدي إلى رفع مستويات المعيشة وزيادة الطلب على المنتجات الكيميائية. ومع ذلك، فإن هذا النمو يجبر الحكومات والشركات أيضًا على تلبية احتياجات السكان من الغذاء والإسكان والبنية التحتية والتنقل في عالم يعاني من محدودية الموارد. وهذا يعني أن الشركات المصنعة للمواد الكيميائية يجب أن تقدم منتجات أكثر أمانًا واستدامة ذات تأثير أقل على البيئة مع تقديم أداء مكافئ أو أكبر مقارنة بالمنتجات المعتمدة على الوقود الأحفوري.

يخلق الطلب المتزايد على الاستدامة فرصًا لصناعة المواد اللاصقة لتقديم منتجات المستقبل. ويشمل ذلك المواد المتجددة ذات المصادر المسؤولة والتي تعمل على تمكين الاقتصاد الحيوي بشكل أكبر والتصدي للتحديات العالمية مثل تغير المناخ. على سبيل المثال، تعتبر المواد الكيميائية الخاصة بالصنوبر مستدامة من منظور مادي، بينما يتم أيضًا الحصول عليها من مصادر مسؤولة ومعالجتها عبر سلسلة القيمة بأكملها.

تقدم الشركات الكيميائية مواد معالجة يتم الحصول عليها من أشجار الصنوبر، والتي غالبًا ما تزرع في غابات تدار بشكل مسؤول ويتم حصادها لصناعة الأخشاب والورق. ومن خلال سلسلة من الحراسة، تتحكم صناعة الورق في أصل أشجار الصنوبر. عند تحويل أشجار الصنوبر إلى ورق أو كرتون، يجب إزالة النسغ (يسمى الزيت الخام الطويل، أو CTO) للسماح بالتحويل إلى عجينة الورق.

من مطحنة اللب، يتم نقل CTO إلى مصفاة حيوية، حيث تبدأ عملية إنتاجه إلى منتجات حيوية مختلفة. وبدلاً من إهدار هذا التدفق الجانبي، يقوم الموردون بتحويل CTO إلى مواد ذات قيمة مضافة يمكن استخدامها في العديد من التطبيقات.

وعلى عكس المنتجات المتجددة الأخرى مثل فول الصويا أو النخيل، فإن غابات أشجار الصنوبر لا تتنافس مع الأراضي اللازمة لإنتاج الغذاء، كما أنها لا تحتاج إلى أراض زراعية جديدة. وهذا يؤدي إلى انخفاض كبير في البصمة الكربونية للعديد من المنتجات الحيوية الناتجة.

بمجرد دخوله إلى المصفاة الحيوية، يتم تكرير CTO وترقيته إلى أجزاء مختلفة، مثل الأحماض الدهنية طويلة القامة، وزيت الصنوبري طويل القامة، والزيت طويل القامة المقطر، والقار. ومن هناك، يمكن ترقية هذه الأجزاء إلى مجموعة واسعة من المواد الكيميائية الحيوية التي تشكل اللبنات الأساسية في تطبيقات مختلفة، مثل استرات الصنوبري للمواد اللاصقة المذوبة بالحرارة أو المواد اللاصقة الحساسة للضغط.

رفع معيار الأداء للمواد الحيوية

لسنوات عديدة، قدمت الصناعة الكيميائية مواد لاصقة مصنوعة من الوقود الأحفوري والمصادر الحيوية، مثل استرات الصنوبري. تتزايد شعبية استرات الصنوبري لأن قطبيتها وتوافقها مع البوليمر يسمحان بالتصاق محدد ممتاز بمجموعة واسعة من الركائز.

من حيث المبدأ، تعد استرات الصنوبري أكثر تعقيدًا من نظيراتها الهيدروكربونية نظرًا لأنها تتمتع بدرجة أعلى من الوظائف. وهذا يمكن أن يجعل خطوات التنقية أكثر تعقيدًا، مع معالجة متكاملة مختلفة مطلوبة لتحسين إنتاجية المنتج وجودته واتساقه.

نظرًا لأن استرات الصنوبري منتج طبيعي، فهناك بعض التحديات في تثبيت المادة. يتزايد طلب السوق على المواد الأخف وزنًا والأكثر استقرارًا نتيجة للتصور العام بأن اللون الأفتح يعكس جودة أفضل للمنتج. تقليديا، يتم تحقيق هذه الخصائص بسهولة أكبر باستخدام المنتجات القائمة على الهيدروكربون.

في حين أن التقنيات المختلفة تمكن من إنتاج إستر الصنوبري بثبات مؤكسد عالي، إلا أنه لا تزال هناك أوجه قصور فيما يتعلق بلون الراتنج. تم إجراء بعض التكرارات على مر السنين، ولكن الكيمياء الأساسية لم تتغير بشكل ملحوظ. وفي الوقت نفسه، هناك حاجة إلى كيمياء استر الصنوبري لتمكين إنتاج منتجات فعالة من حيث التكلفة مع تحسين اللون والاستقرار التأكسدي. أحد أحدث الاكتشافات هو تقنية إستر الصنوبري* التي تم تمكينها بواسطة فئة محفزة جديدة، مما يسمح بإنتاج استرات الصنوبري ذات اللون الأبيض القريب من الماء.

تسمح هذه التقنية بإنتاج إستر الصنوبري مع تخفيض يصل إلى 1.8 جرام في اللون الأنيق جنبًا إلى جنب مع الاستقرار التأكسدي. تعتبر كل من هذه الفوائد من العوامل الحاسمة المطلوبة في مختلف الصناعات، مثل المواد اللاصقة ووضع علامات على الطرق. إن القدرة على تلبية متطلبات الأداء هذه ستؤدي إلى زيادة الطلب على الحلول المستدامة.

تشير التقييمات الأولية لدورة الحياة إلى أن استرات الصنوبري الجديدة المصنوعة من هذه التكنولوجيا - من المهد إلى البوابة - تنتج أقل من نصف انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من البديل الهيدروكربوني. هذا الانخفاض الكبير في البصمة الكربونية يجذب الشركات المصنعة التي تتطلع إلى تقليل التأثير البيئي.

رفع الأداء

ومع تزايد الطلب على الاستدامة في جميع أنحاء سلسلة القيمة والتكنولوجيا المتقدمة التي تسمح بمزايا أكبر في المواد الحيوية، فإن الحاجة إلى حلول مستدامة تتزايد باستمرار. يتطلب الضغط من الحكومات والعملاء والمستهلكين من منتجي المواد اللاصقة مواصلة رفع الأداء مع تقليل التأثير البيئي. الشركات التي تتخذ الخطوات اللازمة في وقت مبكر وتنتقل إلى المواد الحيوية ستكون في وضع جيد لتلبية طلب السوق - الآن وفي المستقبل.