Limonen – naturalny i przyjemny zapach polimerów cd.

2. Limonen

Jest nienasyconym (posiada dwa wiązania podwójne), cyklicznym, chiralnym terpenem, węglowodorem o wzorze sumarycznym C10H16, złożonym z dwóch jednostek izoprenowych. D-limonen posiada przyjemny zapach pomarańczy, nie jest toksyczny ani kancerogenny, wykazuje jednak (sam lub przez produkty utleniania) właściwości alergizujące u 3% populacji.[4]

Rys. 1. Wzór strukturalny d-limonenu

2.1. Występowanie i pozyskiwanie

Limonen jest głównym składnikiem olejków eterycznych występujących w skórce owoców cytrusowych [5]. Uzyskuje się go poprzez zebranie warstwy organicznej nad wyciśniętym sokiem z całych owoców pomarańczy (ma czystość 96–97%) lub przez destylację parą wodną z pozostałej skórki owoców cytrusowych (czystość 95%) [6]. Jego roczna produkcja jest szacowana na 110–165 milionów funtów (czyli 50–75 milionów kilogramów). Jest to niewiele w stosunku do ogólnej produkcji tworzyw sztucznych, jednak metodami inżynierii genetycznej można uzyskać rośliny wytwarzające o wiele więcej limonenu niż obecnie, ponadto rozważa się stosowanie w podobny do limonenu sposób innych terpenów (na przykład pochodzących z olejków eterycznych sosny – których można pozyskać o wiele więcej) lub innych źródeł naturalnych, jak ptasie pióra, oliwa z oliwek, skórki ziemniaków czy nawet bakterie Escherichia coli. [8]

2.2. Epoksydacja

Aby uzyskać tworzywo sztuczne należy poddać limonen epoksydacji – czyli selektywnie przyłączyć jeden atom tlenu do wiązania podwójnego uzyskując silnie naprężoną, wysokoenergetyczną strukturę. Epoksydacja zachodzi spontanicznie nawet w powietrzu atmosferycznym, jednak na skalę przemysłową wymaga silniejszych utleniaczy bądź katalizatorów. Istnieją już jednak katalizatory umożliwiające szybkie i wydajne przeprowadzenie epoksydacji alkenów w pojedynczym procesie, pod ciśnieniem atmosferycznym w tempetarurze pokojowej [9]. Czyni to uzyskanie półproduktu do wytwarzania polimerów niezwykle tanim i czystym (nie wymagającym energii, nie powodującym powstania zanieczyszczeń) procesem.

Rys. 2. Epoksydacja limonenu

2.3. Zastosowanie do produkcji polimeru

Powstały tlenek limonenu można już wykorzystać do produkcji kopolimerów tlenku limonenu i dwutlenku węgla.

Reakcja zachodzi najbardziej wydajnie i selektywnie w temperaturach 25–35 stopni Celsjusza, pod ciśnieniem od kilku do kilkudziesięciu atmosfer, a więc w dość łagodnych warunkach.