پلی ­اتیلن ­ترفتالات (PET) در سال ۱۹۴۱ میلادی اختراع شد و ۹ سال بعد، تولید تجاری آن آغاز گردید. ویژگی­های ممتاز فیزیکی و مکانیکی بسپار PET سبب شد تا استفاده از این محصول هم در صنایع نساجی و هم در صنایع بسته ­بندی به سرعت رشد کرده و به پرکاربردترین عضو خانواده­ ی پلی ­استرها تبدیل شود.

درحال حاضر میزان تولید سالیانه محصول PET در جهان از ۷۰ میلیون تن گذشته و پیش ­بینی می­ شود این روند دست کم تا چندین سال دیگر هم تداوم داشته باشد.

بیش از هفتاد سال از زمانی که پلی ­اتیلن فورانُئات (PEF) در آزمایشگاه اختراع شد، می­گذرد. با وجود خواص فیزیکی و مکانیکی بسیار مطلوبی که PEF دارد؛ تولید صنعتی آن به دلیل در دسترس نبودن مواد اولیه، تاکنون عملی نشده است. در دو دهه ­ی اخیر، بروز مسایل و مشکلاتی هم­چون تغییرات اقلیمی ناشی از انتشار گازهای گلخانه ­ای، کاهش ذخیره منابع فسیلی و افزایش قیمت نفت خام، بیش از هر زمان دیگری مطرح بوده و جهانیان را به فکر جایگزین کردن منابع فسیلی با منابع تجدیدپذیر (Renewable) انداخته است.

در این میان، PEF که به طور ۱۰۰ درصد از واحدهای سازنده تجدید­پذیر قابل تولید می­باشد، بیش از پیش در کانون توجه پژوهشگران و شرکت­های توسعه­ دهنده ­ی فناوری (Technology Developer) قرار گرفته و پیش­ بینی می­شود که فرایند تجاری­ سازی آن تا پیش از سال ۲۰۲۰ میلادی به سرانجام برسد. در این مقاله، نگارنده تلاش می­کند تا ضمن اشاره به ویژگی­های ممتاز این بسپار، پیشرفت­هایی که سال­های اخیر در فناوری تولید مواد اولیه PEF صورت گرفته است را مرور کرده و به چالش­هایی بپردازد که هم­چنان پیش روی فرایند تجاری شدن آن قرار دارند.

پلی ­اتیلن ­ترفتالات (PET) در سال ۱۹۴۱ میلادی اختراع شد و ۹ سال بعد، تولید تجاری آن آغاز گردید. ویژگی­های ممتاز فیزیکی و مکانیکی بسپار PET سبب شد تا استفاده از این محصول هم در صنایع نساجی (برای تولید انواع نخ، الیاف و منسوجات بی­بافت (Nonwoven)) و هم در صنایع بسته ­بندی (برای تولید انواع بطری­، فیلم­ و لفافه ­های مورد استفاده در بسته ­بندی مواد غذایی و دارویی) به سرعت رشد کرده و به پرکاربردترین عضو خانواده­ ی پلی ­استرها تبدیل شود.

هم اکنون میزان تولید سالیانه محصول PET در جهان از ۷۰ میلیون تن گذشته و پیش ­بینی می­ شود این روند دست کم تا چندین سال دیگر هم تداوم داشته باشد. بسپار پلی ­اتیلن ۲و۵ – فوران­­دی­کربوکسیلات که بیشتر با نام پلی اتیلن فورانئات (PEF) شناخته می ­شود، عضو دیگری از خانواده ­ی پلی­ استرها است که نسبت به PET، خواص کاربردی بهتری دارد. هرچند PEF تنها پنج سال بعد از PET و در سال ۱۹۴۶ اختراع شد؛ اما بر خلاف PET، این بسپار هنوز به مرحله­ ی تولید انبوه نرسیده است. دلیل این اختلاف به ریشه­ ی دو بسپار برمی­گردد.

ریشه PET در منابع فسیلی (نفت خام، گاز طبیعی و زغال سنگ) و ریشه­ ی PEF در زیست­ توده (Biomass) قرار دارد. در واقع­، دلیل اصلی رشد گسترده ی فناوری تولید و رونق روز­افزون بازار مصرفPET را باید در دسترسی به ماده اولیه­ ی آن، یعنی دی­ متیل ­ترفتالات (در سال­های اولیه­) و اسید ترفتالیک (هم اکنون­)، جستجو کرد. هر دوی این مواد از اکسایش پارازایلن به ­دست می­ آیند که خود یکی از مشتقات نفت خام محسوب می­شود.

در مقابل، ماده­ی اولیه PEF، ترکیب اسید ۲و۵- فوران­دی­کربوکسیلیک (۲,۵-FDCA) است که منبع اولیه آن نه نفت خام، بلکه فروکتوز استخراج شده از زیست ­توده می­باشد (شکل ۱). دلیل این­که PEF تا به امروز نتوانسته است به عنوان یک محصول تجاری وارد بازار مصرف شود؛ در دسترس نبودن ماده اولیه ­ی آن (یعنی اسید ۲و۵- فوران­ دی­کربوکسیلیک و یا استر متیل آن) می­باشد؛ چرا که تولید صنعتی آن­ها از نفت خام و یا مشتقات آن امکان­پذیر نیست.

تغـییرات اقـلیمی (بر هم خوردن توازن طبیعی چرخه­ ی کربن، افزایش میزان گازهای گلخانه ­ای، گرمایش جهانی و ذوب شدن یخ­های قطبی)، برداشت بی ­رویه از منابع فـسیلی (نفت، گاز و زغال سنگ) و در نتیجه کاهش ذخـیره و افـزایش بـهای این منابع، همه و همه از جمله عواملی هستند که هم سیاست­گذاران و هم پژوهشگران را برای پیدا کردن راهی جهت کاهش استفاده از منابع فسیلی و روی آوردن به منابع تجدیدپذیر ترغیب می­نمایند. پژوهشگران بر این باورند که در میان منابع تجدیدپذیر قابل دسترس، که تعدادشان هم بسیار اندک است، زیست­ توده مناسب­ترین و شاید تنها جایگزین ممکن برای منابع فسیلی باشد.

توجه شود که از سایر منابع تجدیدپذیر هم­چون نور خورشید، انرژی باد، نیروی آب و گرمای درون زمین شاید بتوان برای تامین بخشی از برق و یا گرمای مورد نیاز جوامع بشری استفاده نمود؛ اما تنها زیست ­توده است که ­پتانسیل تبدیل شدن به مواد شیمیایی مورد نیاز برای تامین سوخت و تهیه مواد اولیه صنایع شیمیایی را دارد؛ دو صنعتی که هم­ اکنون بزرگ­ترین مصرف­ کنندگان منابع فسیلی محسوب می­شوند.

منبع: همکو