كيف تساهم FDCA في تقليل البصمة الكربونية للصناعات الكيماوية والبلاستيكية؟

يُشتق حمض 2,5-فورانديكاربوكسيليك (FDCA) من المواد الأولية للكتلة الحيوية المتجددة (مثل السكريات النباتية)، مما يجعله خيارًا أكثر استدامة مقارنة بالمواد الكيميائية التقليدية المصنوعة من المواد الخام البترولية. تمتص الكتلة الحيوية، التي تشمل المنتجات الزراعية الثانوية، ومواد النفايات، والمحاصيل المخصصة مثل الذرة أو قصب السكر، ثاني أكسيد الكربون (CO2) كجزء من عملية نموها. عند استخدامه لإنتاج FDCA، يتم "عزل" هذا الكربون بشكل فعال في المنتج النهائي. ونتيجة لذلك، تعمل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية كبديل محايد للكربون أو منخفض الكربون للمواد الكيميائية المشتقة من الوقود الأحفوري، والتي تكون مسؤولة عن انبعاثات كبيرة أثناء الاستخراج والتكرير والمعالجة. ومن خلال التحول إلى الكتلة الحيوية المتجددة، يتم تقليل الاعتماد العام على الوقود الأحفوري، مما يقلل بشكل كبير من البصمة الكربونية للصناعات الكيميائية والبلاستيكية.

يرتبط إنتاج FDCA بشكل عام بانخفاض كبير في انبعاثات غازات الدفيئة (GHGs) مقارنة بالعمليات البتروكيماوية التقليدية. عادةً ما تكون العمليات البتروكيماوية المستخدمة لإنتاج مواد مثل البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) والمواد البلاستيكية الشائعة الأخرى كثيفة الاستهلاك للطاقة وتؤدي إلى انبعاثات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، لأنها تعتمد على الوقود الأحفوري غير المتجدد. في المقابل، يتطلب إنتاج FDCA المعتمد على التخمير طاقة أقل وينتج عنه انبعاثات أقل. يمكن أن يؤدي استخدام FDCA في البوليمرات الحيوية مثل البولي إيثيلين فورانوات (PEF) إلى انخفاض انبعاثات الغازات الدفيئة عبر دورة حياة المادة، بدءًا من الإنتاج وحتى التخلص منها.

توفر البوليمرات المعتمدة على FDCA مثل PEF تحسينات ملحوظة في قابلية التحلل الحيوي مقارنة بالبلاستيك التقليدي مثل PET. يتمتع PEF، المصنوع من FDCA، بقابلية فائقة للتحلل البيولوجي، مما يعني أنه عندما يتحلل في البيئة، فإنه ينتج منتجات ثانوية ضارة أقل من المواد البلاستيكية التقليدية. هذه القدرة على إعادة التدوير بكفاءة إلى منتجات جديدة تقلل من الطلب على المواد الخام وتقلل من التأثير البيئي الإجمالي. من خلال تعزيز قابلية إعادة التدوير والتحلل الحيوي للمواد البلاستيكية، تساعد FDCA على تقليل النفايات البلاستيكية، مما يجعلها عامل تمكين رئيسي لممارسات إدارة المواد الأكثر استدامة وأنظمة الحلقة المغلقة.

إحدى الطرق الأكثر مباشرة التي تقلل بها FDCA من البصمة الكربونية هي من خلال قدرتها على استبدال المواد الكيميائية التقليدية القائمة على النفط في إنتاج البلاستيك والمواد الأخرى. تعتمد العمليات البتروكيماوية التقليدية لتصنيع البلاستيك بشكل كبير على الوقود الأحفوري، الذي يساهم بشكل كبير في انبعاثات الكربون. FDCA مشتق من الموارد المتجددة، والتي لديها كثافة كربون أقل بكثير. وباستخدام FDCA كبديل للمونومرات التقليدية المشتقة من الحفريات، يمكن للمصنعين تقليل اعتمادهم بشكل كبير على الموارد غير المتجددة وانبعاثات الكربون المرتبطة باستخراج النفط وتكريره ومعالجته. ويساهم هذا التحول من المواد الخام المعتمدة على النفط إلى المواد الأولية المتجددة بشكل مباشر في تقليل الكربون على المستوى الكلي.

يوفر إنتاج التكنولوجيا الحيوية لـ FDCA، عادة من خلال تخمير السكريات، كفاءة أكبر في استخدام الطاقة مقارنة بالعمليات ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي المستخدمة في الصناعات البتروكيماوية التقليدية. تتم عمليات التخمير عادةً عند درجات حرارة وضغوط منخفضة، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة. وفي المقابل، فإن إنتاج المواد البلاستيكية ذات الأساس النفطي مثل PET يتطلب كميات كبيرة من الطاقة، سواء من حيث استخراج النفط الخام أو تحويله إلى بوليمرات بلاستيكية. مع استمرار تحسين طرق إنتاج FDCA، من المتوقع حدوث المزيد من التقدم في كفاءة استخدام الطاقة، مما سيساعد على تقليل انبعاثات الكربون بشكل أكبر.