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國立中山大學環境工程研究所 俄羅斯阿基米德國際發明展 現場大直擊

台灣產經新聞網/台灣發明商品促進協會 2023.03.29 00:00
新聞圖片

「俄羅斯莫斯科阿基米德國際發明暨創新科技展」以激勵發明創作、專利許可、活絡市場、推廣創新商品為目標,被視為全球重要且具規模的創新論壇之一,期間舉辦各類活動,包含:發明展覽、工業樣品展示、商標、創新商品、會議論壇、培訓工作坊、投資展覽會、競賽、工業傑出國家的技術展示等與發明相關之主題。

 

世界發明智慧財產聯盟總會(WIIPA)與台灣發明商品促進協會(TIPPA),今年組織110件具競爭力的創新發明品,一同參加2023年3月28~3月30日在莫斯科舉辦的「俄羅斯莫斯科阿基米德國際發明暨創新科技展」 (Moscow International Salon of Inventions and Innovative Technologies ARCHIMEDES)。阿基米德展負責人Dmitry Zezyulin表示,WIIPA是阿基米德展重要的國際夥伴,並邀請台灣發明商品促進協會會長施養隆上台致詞,為展覽揭開序幕!

 

TIPPA會長施養隆說,今年的「俄羅斯阿基米德國際發明展」中,WIIPA組織的跨國參賽作品,分別來自台灣、伊朗、柬埔寨、中國、香港、澳門等6個國家/地區。其中來自台灣的國立中山大學環境工程研究所以作品「以農業廢棄物永續生產可生物分解之聚合物」參賽.

 

由張耿崚副教授領軍的發明團隊,包含陳柏沂、侯采均、謝育倫、黃光潭、黃裕文、楊子瑩、貝絲露、亞歷山大及陳彥瑜. 張耿崚副教授表示, 聚乙烯呋喃酸酯(Polyethylene 2, 5-furandicarboxylate, PEF)是性質優越的新世代生物可分解材料,其阻氣、阻水性已被證明遠優於PET(6-10倍),作為包裝材料可以有效地提升產品的保存期限,此外還具有適應高溫、高濕環境的特點,可以滿足產品的儲存、運輸和銷售環境的要求。預估PEF在寶特瓶、機能性纖維和包裝材料都能夠建立廣泛的應用。PEF是由2, 5-呋喃二甲酸 (2, 5-furan dicarboxylic acid, FDCA)和單乙二醇(Monoethylene Glycol, MEG)聚合而成,而FDCA與MEG都可從生物質轉化而來。FDCA生產PEF具有極大的環保優勢,與製備 PET 相比,能源用量可減少51%-58%,產生的溫室氣體排放量也可減少約60%。目前PEF的使用重點為PET飲料瓶的替代樹脂。然而,PEF薄膜和纖維也可用於食品包裝、地毯、紡織品等應用。PEF的生產已引起可口可樂、達能集團和ALPLA、嘉士伯等世界大廠的興趣。

 

張耿崚副教授接著說, FDCA是5-羥甲基糠醛(5-Hydroxymethylfurfural, 5-HMF)平臺化學品向下游衍生的一種生物基二元酸,被認為是最具有市場潛力的關鍵單體,被美國能源部稱為12種最具潛力的生質基化學品之一,也被譽為“沉睡中的巨人”,可應用在多種不同領域,如應用於製備多種聚合物,如聚酯、聚醯胺、聚氨酯等;也可以可用於生產PVC的鄰苯二甲酸酯類增塑劑的替代品;FDCA主要成分為聚羧酸,是泡沫滅火劑的重要成分之一,有助於在極短時間內達到滅火的目的;可作為乙醯丙酸和丁二酸的前驅體;在醫藥領域,FDCA中的二乙基酯有類似古柯鹼的強力麻醉作用,同時研究還發現其具有較強的抗菌性能。目前美國可口可樂、杜邦、德國巴斯夫、日本三菱、荷蘭Avantium等公司皆將FDCA共聚酯的商業化作為重點開發產品。目前生產FDCA的途徑有很多種,但由於使用昂貴的原料(如HMF或果糖)、貴金屬催化劑、高溫操作反應條件和高氧氣壓力,還有鹼濃度過高等,皆阻礙了工業規模生產,所以尋找高效且符合綠色化學的製程來製備FDCA顯得極為重要。

 

由於目前生產FDCA需要較嚴格的反應條件與高價的催化劑,本創新計畫提出一種高效且符合綠色化學的方法,透過一鍋兩步直接轉化生質廢棄物為FDCA。反應原料可包括稻稈、甘蔗渣、鳳梨蒂頭和波羅蜜果皮等,搭配使用綠色且低價的化學反應系統,減少製程中的廢棄物產生,此創新製程符合多項綠色化學原則與永續發展之理念,也可緩解白色污染與溫室效應。

 

張耿崚副教授強調, 本發明開發了一種從農業廢棄物中有效合成2, 5-呋喃二甲酸(FDCA)的方法。首先使用DMSO、甜菜鹼鹽酸鹽和AlCl3·6H2O在150°C的油浴中120分鐘將生物質轉化為5-羥甲基糠醛(HMF),之後在不斷攪拌下以Cu-MnO2作為催化劑,叔丁基過氧化氫為氧化劑,在80°C的油浴中進行12小時的氧化反應。該方法可以轉化出70%HMF和77%的FDCA。

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