Ethylene glycol (EG), một hóa chất chủ chốt trong sản xuất polyester, công thức chất chống đông và nhựa công nghiệp, đang chứng kiến những bước phát triển mang tính đột phá được thúc đẩy bởi các yêu cầu về tính bền vững và tiến bộ công nghệ. Những đổi mới gần đây trong phương pháp sản xuất, cập nhật quy định và các ứng dụng mới đang định hình lại vai trò của nó trong ngành hóa chất toàn cầu.
1. Những đột phá trong tổng hợp xanh
Một bước đột phá trong công nghệ chuyển hóa xúc tác đang cách mạng hóa sản xuất ethylene glycol. Các nhà nghiên cứu ở châu Á đã phát triển một chất xúc tác mới dựa trên đồng, có khả năng chuyển đổi khí tổng hợp (hỗn hợp hydro và carbon monoxide) trực tiếp thành ethylene glycol với độ chọn lọc 95%, bỏ qua các chất trung gian ethylene oxide truyền thống. Phương pháp này giúp giảm tiêu thụ năng lượng 30% và cắt giảm lượng khí thải CO₂ 1,2 tấn/tấn EG được sản xuất.
Quy trình này, hiện đang trong giai đoạn thử nghiệm thí điểm, phù hợp với các mục tiêu khử carbon toàn cầu và có thể làm thay đổi các tuyến sản xuất truyền thống phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Nếu được mở rộng quy mô, nó có thể cho phép các nhà máy sản xuất ethylene glycol tích hợp liền mạch với các hệ thống thu giữ carbon, định vị EG như một "hóa chất xanh" tiềm năng trong chuỗi cung ứng tuần hoàn.
2. Ethylene glycol có nguồn gốc sinh học đang ngày càng được ưa chuộng
Trong bối cảnh nhu cầu về vật liệu bền vững ngày càng tăng, ethylene glycol sinh học có nguồn gốc từ mía hoặc tinh bột ngô đang nổi lên như một giải pháp thay thế khả thi. Một sáng kiến chung gần đây ở Nam Mỹ đã chứng minh tính khả thi của việc lên men chất thải nông nghiệp thành monoethylene glycol (MEG) với lượng khí thải carbon thấp hơn 40% so với các sản phẩm tương đương có nguồn gốc từ dầu mỏ.
Ngành công nghiệp dệt may, một ngành tiêu thụ EG lớn, đang thử nghiệm công nghệ bio-MEG trong sản xuất sợi polyester, với những kết quả ban đầu cho thấy độ bền kéo và khả năng tương thích với thuốc nhuộm tương đương. Các chính sách khuyến khích theo quy định, chẳng hạn như Sáng kiến Carbon tái tạo của EU, đang thúc đẩy việc áp dụng, mặc dù những thách thức xung quanh khả năng mở rộng quy mô nguyên liệu và sự tương đương về chi phí vẫn còn tồn tại.
3. Giám sát quy định đối với việc tái chế EG
Những lo ngại ngày càng tăng về tính bền vững của ethylene glycol trong môi trường đã thúc đẩy việc ban hành các quy định nghiêm ngặt hơn. Vào tháng 10 năm 2023, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) đã đề xuất các hướng dẫn cập nhật về việc xả nước thải chứa EG, yêu cầu các quy trình oxy hóa tiên tiến để phân hủy lượng glycol còn lại xuống dưới 50 ppm. Đồng thời, Liên minh Châu Âu đang soạn thảo bản sửa đổi khung pháp lý Đăng ký, Đánh giá, Cấp phép và Hạn chế Hóa chất (REACH), yêu cầu các nhà sản xuất phải nộp dữ liệu về độc tính của các sản phẩm phụ EG trước năm 2025.
Các biện pháp này nhằm giải quyết các rủi ro sinh thái, đặc biệt là trong các hệ sinh thái thủy sinh, nơi sự tích tụ EG có liên quan đến sự suy giảm oxy trong các nguồn nước.
4. Các ứng dụng mới trong lưu trữ năng lượng
Ethylene glycol đang tìm thấy những ứng dụng bất ngờ trong các hệ thống lưu trữ năng lượng thế hệ mới. Một nhóm nghiên cứu ở châu Âu đã chế tạo một chất làm mát pin không bắt lửa bằng cách sử dụng hỗn hợp EG-nước đã được điều chỉnh, giúp tăng cường khả năng quản lý nhiệt trong pin lithium-ion lên 25%. Công thức này, hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ từ -40°C đến 150°C, đang được thử nghiệm trên các nguyên mẫu xe điện và các đơn vị lưu trữ quy mô lưới điện.
Ngoài ra, các vật liệu chuyển pha (PCM) dựa trên EG đang thu hút sự chú ý trong việc lưu trữ năng lượng nhiệt mặt trời, với các thử nghiệm gần đây đạt hiệu suất giữ năng lượng 92% sau 500 chu kỳ.
5. Khả năng phục hồi của chuỗi cung ứng và những thay đổi theo khu vực
Căng thẳng địa chính trị và những nút thắt về logistics đã thúc đẩy quá trình khu vực hóa sản xuất ethylene glycol. Các cơ sở mới ở Trung Đông và Đông Nam Á đang áp dụng các đơn vị sản xuất mô-đun, quy mô nhỏ hơn, được tối ưu hóa cho nguồn nguyên liệu sẵn có tại địa phương, giảm sự phụ thuộc vào các nhà máy quy mô lớn tập trung. Sự chuyển đổi này được bổ sung bởi các hệ thống quản lý kho dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) giúp giảm thiểu lãng phí EG trong các ngành hạ nguồn như sản xuất chai PET.
Kết luận: Một sự tiến hóa đa diện
Ngành công nghiệp ethylene glycol đang đứng trước ngã ba đường, cân bằng giữa tiện ích công nghiệp truyền thống với những yêu cầu cấp thiết về tính bền vững. Những đổi mới trong tổng hợp xanh, các giải pháp thay thế sinh học và ứng dụng kinh tế tuần hoàn đang định hình lại chuỗi giá trị của ngành, trong khi các quy định nghiêm ngặt hơn nhấn mạnh sự cần thiết của các hoạt động có trách nhiệm với môi trường. Khi ngành công nghiệp hóa chất chuyển hướng sang khử carbon, khả năng thích ứng của ethylene glycol sẽ quyết định tầm quan trọng của nó trong một thị trường đang phát triển nhanh chóng.
Thời gian đăng bài: 07/04/2025