BIOPLASTIKFRA BIOMASSE TIL PLASTIK

Alexander Søe Andersen & Valdemar Bille-Lauridsen

24. FEBRUAR 2014

1 Bioplastik, fra biomasse til plastik – Alexander Søe Andersen & Valdemar Bille Lauridsen

1. Introduktion I dag bruger vi plastik til næsten alt, men plastik bliver produceret af den dyrebare ressource olie. Der er ikke uendelige mængder af olie, så hvad gør vi, når olien slipper op? Heldigvis er produktion at diverse bio-olier blevet en stor industri, og mange forsker i fremstilling af bio-olie og i at gøre produktionen af bioolie mere effektiv, men kan disse bio-olier også bruges til produktion af plastik?

2. Problemformuleringen eller målet med projektet Kan man lave plastik af de biologiske olier, man allerede kan fremstille i dag? Hvad skal der til, for at man kan fremstille plastik af en bio-olie?

3. Baggrund Langt det meste plastik der fremstilles af olie bliver lavet ved polymerisation. Det er en proces, der kan udføres på to måder. Ved additionspolymerisation foregår der en gentaget og meget hurtig, addering af monomerer (fx propylen, vinylklorid eller ethen), som danner en voksende polymerkæde. Polymer er en forbindelse med meget høj molekylevægt, som bliver tungere og tungere med adderingen af monomerer, og hvis monomererne var af stoffet propylen dannes et plast (polypropylen). Hvis det var af vinylklorid dannes plastet polyvinylklorid. Ethen bruges til den mest fremstillede plast, polyethylen. Det er med denne metode ikke nødvendigt at fraspalte vand eller andre molekyler. Den anden metode kaldes kondensationspolymerisation. Det er en metode der foregår ved en gentagen kondensationsproces, hvor man fraspalter enkelte molekyler (oftest vand). Man kondensationspolymeriserer en disyre og en divalent alkohol. Der er flere firmaer der leder efter alternativer til olie, et af dem er Organic Fuel Technology. De har specialiseret sig i at fremstille olie af halm. Dette foregår i en reaktor. I reaktoren er der et svagt undertryk og en temperatur på ca. 300 grader. Pga. temperaturen og det svage undertryk fordamper vandet fra halmen. Der bliver også tilsat en katalysator som gør, at halmmolekylerne bliver revet i stykker og får form som molekylerne i råolie. Et andet eksempel er Renescience, som er et pilotprojekt, som sortere affaldet, og udnytter det organiske affald til fremstilling af bio-olie, hvilket sker ved hjælp af enzymer. Enzymerne opdeler affaldet i hhv. en flyende masse, der kan bruges til produktion af bio-olie eller biologisk gas, og til faste genanvendelige materialer som glas metaller og plast. En tredje måde at fremstille denne olie på, er ved en superkritisk proces, som firmaet Steeper Energy bruger. De sigter efter at producere 48.000 liter olie om dagen. De vil omdanne affald og biomasse til råolie med denne metode. Omdannelsen sker i denne superkritiske proces ved tilstedeværelse af katalysatorer. Superkritiske betingelser er en tilstand som opstår når man opvarmer og tryksætter en væske op over dets kritiske punkt. For vand er det 221 bar og 374 grader celsius. Når vand opvarmes til dette får det nye egenskaber og bliver et kemisk aggressivt stof, som sammen med katalysatorer fjerner ilt fra biomasse. Det forbedrer energiintensiteten og forholdet mellem brint og kulstof. Resultatet af omdannelsen er råolie.

4. Hypotese De biologiske olier kan erstatte den fossile råolie funktion mht. produktion af plastik, fordi de indeholder nogle af de alkener, der bruges til polymerisation som kan bruges til produktion af plastik.

2 Bioplastik, fra biomasse til plastik – Alexander Søe Andersen & Valdemar Bille Lauridsen

5. Materialer og metoder (Eksperiment/forsøg) Med vores forsøg vil vi vise, at bioolie enten kan indeholde ethen, propylen eller vinylklorid, som kan bruges til fremstilling af plastik. Vi påviser med dette forsøg alkener i olie. Alle alkener har en carbon til carbon dobbeltbinding og har standard formlen: CnH2·n

Vi vil påvise den dobbeltbinding i vores forsøg. Vi har valgt at lave forsøget med normal vegetabilsk olie i stedet for bioolie, fordi vi ikke kunne få fat i det. Forsøgets principper kan overføres til et tilsvarende forsøg med bioolie, selvom resultatet ikke vil være det samme. Forsøgsbeskrivelse: Opløs en smule kaliumpermanganat (KMnO4) i vand. Tilsæt lidt natriumhyroxid (NaOH) for at give det en basisk PH-værdi. Tilføj olien. Hvis olien er umættet (indeholder alkener) skulle den udløse en kemisk reaktion der mildner, eller helt fjerner, den lilla farve fra kaliumpermanganaten og gør den brunlig i stedet.

6. Diskussion og konklusion Hvis forsøget viser, at bioolien også indeholder alkener som ethen propylen eller vinylklorid, kan vi konkludere at det vil være muligt at fremstille plastik af bioolierne. Så når bioolierne er lige så lette og billige at fremstille som den fossile olie, vil de biologiske olier sagtens kunne erstatte den fossile, mht. produktion af plastik.

7. Referencer http://www.biopress.dk/PDF/bioenergi_2012/Bioenergi_2012_18.pdfm Illustreret videnskab, Artikel: Blad nr. 16/2013, I år 2050 tapper vi olien fra naturen, side 18-25. http://www.organicfueltechnology.com http://www.google.dk/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=6&cad=rja&ved=0CGAQFjAF&url=http%3A%2F%2Fwww.biopress.dk%2FPDF%2FFiB%2520nr.%252029-2009_04%2520-%2520DK.pdf%2Fat_download%2Ffile&ei=JdGtUqemEIaO4wSoroHwDA&usg=AFQjCNGmNLXGBRvEVRd7wTlx_m8Csa1H5Q&sig2=AbA8cX9HNNWeVEcQXqvKsQ&bvm=bv.57967247,d.bGE http://www.steeperenergy.com http://www.hitmedbatterierne.dk/Om_os/Udviklingsprojekter/~/media/Files/Diverse%20filer/REnescience_fakta.ashx http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Kemi/Kunststoffer,_polymerkemi,_plast_og_gummi/polymerisation http://www.denstoredanske.dk/It%2c_teknik_og_naturvidenskab/Kemi/Kunststoffer%2c_polymerkemi%2c_plast_og_gummi/kondensationspolymerisation http://www.denstoredanske.dk/It%2c_teknik_og_naturvidenskab/Kemi/Kunststoffer%2c_polymerkemi%2c_plast_og_gummi/polypropylen http://www.denstoredanske.dk/It%2c_teknik_og_naturvidenskab/Kemi/Kunststoffer%2c_polymerkemi%2c_plast_og_gummi/polyvinylklorid http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Kemi/Kunststoffer,_polymerkemi,_plast_og_gummi/polyestere http://da.wikipedia.org/wiki/Polymer http://da.wikipedia.org/wiki/Alken_%28kulbrinte%29 http://da.wikipedia.org/wiki/Polyethylen

3 Bioplastik, fra biomasse til plastik – Alexander Søe Andersen & Valdemar Bille Lauridsen

Forsker: Irina Borodina http://en.wikipedia.org/wiki/Baeyer%27s_reagent http://www.ucc.ie/academic/chem/dolchem/html/dict/alkenes.html