VINACHEM

Trong khi các công ty khởi nghiệp liên tục đưa ra thị trường những công nghệ mới và trở thành động lực quan trọng cho đổi mới trong công nghiệp hóa chất, các công ty hóa chất lớn có tên tuổi lâu đời cũng tích cực nghiên cứu, triển khai, thương mại hóa các quy trình hóa học và vật liệu mới. Nhờ quy mô và nguồn lực lớn, công nghệ mới của những công ty này có triển vọng sẽ mang lại những tác động lớn đối với thị trường cũng như môi trường toàn cầu. Trong năm 2020 vừa qua, có thể kể đến 5 công nghệ mới dưới đây của những công ty lớn hóa chất lớn trên thế giới.

Sơn diệt virut corona

Tỷ lệ lây nhiễm và nhập viện do dịch COVID-19 trên thế giới đã tăng mạnh từ đầu tháng 11/2020. Nhiều nước đã phải đóng cửa trường học, nhà hàng và các cơ sở công cộng khác. Các cơ quan y tế nhắc nhở người dân về vai trò quan trọng của việc rửa tay, đeo khẩu trang và giãn cách xã hội. Tại Mỹ, Cục Bảo vệ môi trường nhấn mạnh nhu cầu hỗ trợ phòng chống dịch bằng cách sử dụng các bề mặt diệt khuẩn và các phương pháp xử lý bề mặt có thể tạo ra hoạt tính lâu dài chống virut.

Trước khi dịch COVID-19 bùng phát, Công ty Corning đã phát triển vật liệu sứ thủy tinh chứa Cu+1 và hợp tác với Công ty PPG Industries để đưa vào chuỗi sản phẩm sơn latex. Vật liệu này giữ được tiềm năng diệt khuẩn của đồng nhưng không có những đặc điểm của đồng kim loại nên có thể sử dụng cho nhiều loại vật liệu và bề mặt. Dịch COVID-19 đã thúc đẩy hoạt động cải tiến và thương mại hóa sản phẩm này. Kết quả thử nghiệm mới nhất cho thấy, sơn chứa vật liệu Cu+1 của PPG Industries có khả năng giảm hơn 99% số lượng virut corona và một số vi khuẩn khác trên các bề mặt được sơn. Hơn nữa, các thử nghiệm mô phỏng cọ xát cho thấy sơn diệt khuẩn này có thể duy trì 99,9% khả năng diệt khuẩn hơn 5 năm trong điều kiện cọ rửa bình thường.

Quy trình sản xuất isononyl alcohol với chất xúc tác rhođi mới

Năm 1938, nhà hóa học Đức Otto Roelen đã sáng chế quy trình hydrat hóa để tổng hợp oxo - phản ứng này đã được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp để điều chế aldehyt và qua đó sản xuất các loại rượu công nghiệp. Nhưng công nghệ ban đầu đòi hỏi sử dụng chất xúc tác cobalt và phải thực hiện ở áp suất cũng như nhiệt độ cao.

Cách đây 45 năm, hai công ty Dow Chemical (Mỹ) và Johnson Matthey (Anh) đã bắt đầu hợp tác nghiên cứu sử dụng rhođi thay cho cobalt làm chất xúc tác trong tổng hợp oxo. Chất xúc tác rhođi cho phép thực hiện phản ứng ở áp suất và nhiệt độ thấp. Đây là một trong những chương trình hợp tác lâu nhất trong công nghiệp hóa chất thế giới.

Đến tháng 6/2020, Dow Chemical và Johnson Matthey đã được cấp bằng đăng ký sáng chế đầu tiên đối với quy trình sản xuất isononyl alcohol bằng chất xúc tác rhođi. Hai công ty cho biết, công nghệ mới sẽ cho phép xây dựng các nhà máy isononyl alcohol với chi phí thấp hơn nhiều so với khi áp dụng công nghệ xúc tác cobalt. Với công nghệ này, Công ty Zibo Qixiang Tengda Chemical sẽ xây dựng nhà máy công suất 200.000 tấn isononyl alcohol/ năm tại thị trấn Zuy Bác, Trung Quốc. Isononyl alcohol là tiền chất của chất hóa dẻo cho quá trình sản xuất PVC.

Sản xuất nguyên liệu polyuretan từ chai nhựa cũ

Polyuretan là nguyên liệu đặc biệt đa năng, có thể được sử dụng để sản xuất bánh xe cho các loại ván trượt, các cấu trúc cứng cho xe ôtô, bọt xốp làm đệm, vật liệu cách nhiệt cho tủ lạnh và các tòa nhà.

Nhưng do bản chất hóa học với những liên kết ngang không thuận nghịch nên việc tái chế polyuretan là thách thức lớn so với các chất dẻo khác như PET hoặc PP - những chất dẻo này có thể được tái chế đơn giản bằng cách nấu chảy.

Các nhà sản xuất chất dẻo đã tìm cách tăng tính thân thiện môi trường của polyuretan bằng cách sử dụng các nguyên liệu đầu vào “xanh” hơn, ví dụ các polyol chiết xuất từ dầu đậu nành.

Công ty hóa chất đa quốc gia Hunstman đã sản xuất polyuretan thân thiện môi trường hơn bằng cách sử dụng polyol thu được từ chất dẻo tái chế. Mới đây, Công ty đã khánh thành nhà máy ở Đài Loan với công nghệ sản xuất polyol từ các chai PET đã qua sử dụng, nhà máy có công suất 22.000 tấn/năm và là nhà máy thứ hai áp dụng công nghệ này. Công ty Hunstman đã vận hành nhà máy đầu tiên tại Housston (Mỹ) từ năm 2013 và từ đó đến nay đã tiêu thụ lượng chất dẻo phế thải tương đương 5 tỉ chai PET. Theo dự báo của Hunstman, sản xuất polyuretan theo phương pháp này sẽ tăng trưởng 10%/năm, vì vậy Công ty dự định sắp tới sẽ xây dựng nhà máy ở châu âu.

Sản xuất tinh dầu đàn hương không cần nguyên liệu gỗ

Tinh dầu đàn hương là thành phần tạo hương thơm nổi tiếng, nhưng những khu rừng đàn hương trên thế giới đang có nguy cơ bị khai thác cạn kiệt.

Các nhà sản xuất tinh dầu thường chưng cất tinh dầu thơm này từ gỗ cây đàn hương. Nhưng nhu cầu tăng nhanh đã dẫn đến các phương pháp khai thác không bền vững và thậm chí phi pháp ở các khu rừng được bảo vệ ở Ôxtrâylia, Ấn Độ và Hawai. Nguồn cung dầu đàn hương thường dao động mạnh, phụ thuộc vào thời tiết và khó gia tăng do gỗ cây đàn hương chỉ cho nhiều dầu ở độ tuổi 15-30 năm. Trên thực tế, diện tích trồng cây đàn hương trên toàn cầu đang có xu hướng suy giảm.

Để đáp ứng nhu cầu tinh dầu đàn hương tự nhiên mà không phụ thuộc vào nguồn cung bất ổn, Công ty hóa chất BASF (Đức) đã chuyển hướng sang sản xuất bằng phương pháp lên men. Năm 2019, BASF đã đưa ra thị trường sản phẩm thay thế tinh dầu đàn hương, được sản xuất bằng quá trình lên men nhờ vi khuẩn.

Quy trình lên men của BASF cho phép thu được sản phẩm với hai thành phần α-santalol và β-santalol, tương tự như tinh dầu đàn hương tự nhiên. Thay cho nguồn nguyên liệu gỗ đàn hương khan hiếm và phụ thuộc vào mùa vụ, quá trình lên men của BASF sử dụng nguyên liệu là đường dẫn xuất từ tinh bột ngô. Công nghệ lên men đường để sản xuất tinh dầu đàn hương từ các nguồn nguyên liệu như vậy cho phép xây dựng nhà máy gần các thị trường đích, ví dụ tại Ấn Độ, nơi loại tinh dầu này thường được người dân sử dụng để chăm sóc da, giảm tâm trạng lo lắng căng thẳng và chữa chứng co thắt cơ.

Do nguồn cung nguyên liệu không phụ thuộc vào thời tiết hoặc các vấn đề khai thác gỗ nên sản phẩm tinh dầu của BASF có lợi thế quan trọng là chất lượng ổn định so với tinh dầu sản xuất từ gỗ đàn hương tự nhiên. Hơn nữa, quy định ở nhiều nước trên thế giới cho phép các thành phần sản xuất bằng phương pháp lên men được dán nhãn là sản phẩm “tự nhiên”, vì vậy chúng được ưa chuộng hơn so với những sản phẩm sản xuất bằng phương pháp tổng hợp hóa học.

Đưa chất dẻo cũ quay trở về thị trường

Xenlulo axetat là một trong những chất dẻo có mặt trên thị trường từ rất lâu, nó đã được sản xuất từ năm 1918 để thay thế cho vật liệu xenluloit dễ cháy. Xenlulo axetat được sử dụng trong sợi, màng mỏng và các thành phần chất dẻo đúc khuôn. Nhưng vào thập niên 1960 nó đã bị thay thế nhiều bởi các chất nhiệt dẻo sản xuất từ nguyên liệu dầu mỏ như PE và PP.

Những năm gần đây, ngày càng có nhiều cảnh báo về những núi phế thải chất dẻo của những sản phẩm sản xuất từ nguyên liệu hóa dầu, đây là những phế thải có thể tồn tại trong môi trường qua nhiều thế kỷ.

Trong bối cảnh đó, nhà sản xuất chất dẻo tại Mỹ là Công ty Celanese đã nhận thấy cơ hội cho sự quay trở lại của chất dẻo xenlulo axetat. Tháng 10-2020 Celanese đã đưa ra thị trường dòng chất dẻo xenlulo axetat với tên gọi BlueRidge, có thể được sử dụng để sản xuất những sản phẩm chất dẻo dùng một lần, ví dụ ống hút đồ uống, bộ đồ ăn, hộp đựng thức ăn,...

Xenlulo axetat được sản xuất bằng quy trình axetyl hóa xeluloza (thường thu được từ bột giấy) bằng axetic anhydrit để tạo ra những tính chất bền và dẻo của chất dẻo. Trong thiên nhiên, các enzym esterase sẽ tác động lên xenlulo axetat để khử axetyl thành xenluloza, xenluloza này sau đó sẽ phân hủy sinh học tiếp.

Do phản ứng axetyl hóa nên xenlulo axetat không phân hủy sinh học nhanh như giấy, nhưng nó sẽ phân hủy sau vài tháng hoặc vài năm, đối lập với thời gian phân hủy dài vài thập niên hoặc hàng thế kỷ như các chất dẻo sản xuất từ nguyên liệu hóa dầu.

Với sản phẩm này, Công ty Celanese đã đáp ứng đúng nhu cầu của một thị trường đang phát triển. Theo Công ty nghiên cứu thị trường Grand View Research, thị trường polyme sinh học và polyme phân hủy sinh học toàn cầu sẽ tăng trưởng nhanh với tốc độ trung bình 16,1%/năm, từ mức nền tảng hiện nay là 8,3 tỉ USD/năm.

HV

Theo Chemical & Engineering News

11/2020