Японская компания Toray Industries, крупный производитель современных материалов, объявила о разработке собственной технологии для производства био-2-пирролидона. Этот компонент является основным сырьем для полиамида-4, материала, который демонстрирует выдающуюся биоразлагаемость в морской и других средах, предлагая решение проблемы микропластика.
Биоразложение – это естественный процесс, при котором бактерии, грибы и другие микроорганизмы расщепляют органические соединения на более простые неорганические вещества, такие как вода и углекислый газ. В морской среде, где микроорганизмов обычно меньше, чем в почве, процесс биоразложения протекает медленнее. Однако, в последние годы проблема загрязнения мирового океана микропластиком – частицами пластика размером менее 5 мм – приобрела особую актуальность. Источниками такого загрязнения являются как косметические средства и очищающие средства для лица, так и вторичные фрагменты, образующиеся при деградации и разрушении пластиковых бутылок и пакетов под воздействием ультрафиолетового излучения и волн.
Существуют серьезные опасения относительно негативного воздействия микропластика на экосистемы и здоровье человека по всей пищевой цепочке, что стимулировало многие страны к введению ограничений на его использование. Например, Европейский союз в 2023 году внес поправки в Регламент о регистрации, оценке, разрешении и ограничении химических веществ (REACH), запретив использование косметики и других продуктов, намеренно содержащих микропластик, после переходного периода от шести до двенадцати лет. При этом Регламент REACH предусматривает исключения для пластиков, соответствующих определенным стандартам биоразлагаемости.
В ответ на эти вызовы компания Toray сосредоточилась на разработке полиамида-4. Традиционно, 2-пирролидон, являющийся сырьем для этого полимера, производился из нефтепродуктов. Toray провела научно-исследовательские работы по синтезу 2-пирролидона из сахаров и других источников биомассы, в результате чего была получена его био-версия. Размеры и формы микрочастиц полиамида-4, полученных путем полимеризации и обработки 2-пирролидона с использованием этой технологии, сопоставимы с показателями традиционных аналогов. Переход на био-сырье не влияет на конечные продукты, а микрочастицы полиамида-4 от Toray соответствуют стандарту легкой биоразлагаемости OECD 301F, таким образом, подпадая под исключение Регламента REACH ЕС.
Компания планирует использовать эту технологию для масштабирования производства био-полиамида-4 с целью вывода его на рынок к марту 2029 года. Основное применение нового материала на начальном этапе – это микрочастицы для косметических средств, таких как тональные кремы и тени для век.
По данным Toray, реакции в новом производственном процессе протекают в более мягких условиях, чем при обычных нефтехимических процессах. Это должно способствовать снижению выбросов углекислого газа по всей цепочке создания стоимости – от сырья до производства микрочастиц полиамида-4. Применение 2-пирролидона, производимого по технологии Toray, выходит далеко за рамки полиамида-4. Он также является сырьем для N-метилпирролидона – жидкого соединения с высокой температурой кипения, отличной химической стабильностью и сильной растворяющей способностью для различных веществ. N-метилпирролидон широко используется как чистящее средство, средство для снятия краски и растворитель в производстве полупроводниковых материалов и конструкционных пластиков. Кроме того, это сырье для N-винилпирролидона – мономера для высокоэффективных полимеров, применяемых в фармацевтике и других областях.
Такое расширение возможностей открывает двери для био-производства широкого спектра материалов, поддерживающих развитие промышленности нового поколения. Этот технологический прорыв Toray был достигнут при содействии проектов Министерства окружающей среды Японии, направленных на содействие созданию систем обезуглероженной циркулярной экономики.
