De PEF-fles

Ieder jaar worden grote hoeveelheden PET-frisdrankflessen geproduceerd. Het Nederlandse bedrijf Avantium heeft een proces ontwikkeld om de kunststof PEF als alternatief voor PET te produceren.

Bij de productie van PEF wordt biomassa als grondstof gebruikt, terwijl PET wordt geproduceerd uit aardolie.
Voor de productie van PEF worden plantaardige monosachariden zoals glucose gebruikt.

Glucose wordt in een eerste proces omgezet tot HMF. Uit HMF kunnen verschillende stoffen worden gemaakt die voor de chemische industrie bruikbaar zijn. In onderstaand schema zijn enkele van deze stoffen schematisch weergegeven.

Bij de omzettingen van glucose tot de bovenstaande reactieproducten komt geen koolstofdioxide vrij in de chemische reacties.

Een ander gebruik van glucose is vergisting tot bio-ethanol, een proces dat kan worden weergegeven met onderstaande reactievergelijking.
C₆H₁₂O₆ --> 2 C₂H₆O + 2 CO₂
De atoomeconomie van de vergisting van glucose is minder gunstig dan de atoomeconomie van de productie van HMF uit glucose. Voor de productie van HMF is geen andere beginstof dan glucose nodig.

Zowel PET als PEF zijn polyesters. PEF is een copolymeer van ethaan-1,2-diol en FDCA (zie schema).

Sommige andere stoffen uit het schema kunnen ook worden gebruikt als monomeren voor polyesters. De polymeren zijn dan meestal copolymeren van twee monomeren. Eén stof uit het schema kan echter zonder een
ander monomeer als grondstof dienen voor een polyester.

Avantium heeft een productieproces ontwikkeld waarbij FDCA met een hoog rendement geproduceerd kan worden uit HMF. De productie start met de reactie van HMF met methanol waarbij de stof MMF ontstaat.
MMF is een ether.
HMF + methanol --> MMF + H₂O (reactie 1)
In het Avantium-proces wordt MMF vervolgens omgezet tot FDCA volgens reactie 2.
MMF + zuurstof --> FDCA + methanol (reactie 2)

Een al langer bekend proces om MMF om te zetten tot FDCA is weergegeven in reactie 3.
MMF + zuurstof --> FDCA + H₂O + CO₂ (reactie 3)
De productie van FDCA volgens reacties 1 en 2 heeft een hoger rendement dan volgens reacties 1 en 3.
Ook is de productiemethode van Avantium duurzamer als je let op de uitgangspunten van de Groene Chemie.
Een medewerker van Avantium schrijft een artikel voor een breed publiek.
In het artikel verwerkt de medewerker twee argumenten op basis van uitgangspunten 1 en 2 van de Groene Chemie, zodat duidelijk wordt dat het productieproces van Avantium duurzamer is dan het oude proces.

Wetenschappers hebben met behulp van modellen de CO₂-uitstoot berekend tijdens de zogeheten levenscyclus van zowel PET als PEF.
In de berekening van deze CO2-levenscyclus-uitstoot wordt uitgegaan van de volgende punten:
1 de CO₂-uitstoot van het productieproces en het transport van stoffen.
2 PET en PEF worden even vaak gerecycled.
3 de CO2-uitstoot van het verbranden van PET- en PEF-afval.
De CO2-uitstoot van de verbranding van PEF (punt 3) wordt buiten beschouwing gelaten als FDCA en ethaan-1,2-diol geheel uit biomassa worden gemaakt.
De CO₂-uitstoot van de verbranding van PET wordt niet buiten beschouwing gelaten.

De berekende waarde van de CO₂-uitstoot tijdens de levenscyclus van geheel uit biomassa gemaakt PEF is 0,8 ton CO₂ per ton polymeer.
De berekende waarde van de CO₂-uitstoot tijdens de levenscyclus van PET is 4,4 ton CO₂ per ton polymeer.