综述：从生物质到生物聚合物：PEF可持续材料解决方案的战略发展

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【字体：大中小】 时间：2025年07月01日 来源：Biofuels, Bioproducts and Biorefining 3.2

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　　（编辑推荐）本文系统综述了生物基聚合物聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）的合成路径与应用前景，重点解析其通过2,5-呋喃二甲酸（FDCA）和乙二醇（MEG）聚合的化学/生物/电化学合成策略，突出其优于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的阻隔性、热稳定性及环境友好特性，同时探讨规模化生产面临的FDCA成本、催化剂效率等挑战，为绿色化学与循环经济提供创新思路。

Abstract

聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）作为一种革命性生物基聚合物，其分子结构中的刚性呋喃环赋予其超越传统石油基塑料聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的机械强度与热稳定性。以木质纤维素、玉米等可再生资源为原料合成的2,5-呋喃二甲酸（FDCA）和乙二醇（MEG）为关键单体，PEF展现出对氧气和二氧化碳₂的低渗透性，使其在食品包装领域具有颠覆性潜力。

合成路径创新

化学合成法目前主导PEF生产，但生物催化途径通过工程化大肠杆菌^{Escherichia coli}实现FDCA前体高效转化，将反应温度从200°C降至常温。新兴电化学合成则利用可再生电力驱动FDCA氧化，原子利用率提升至92%。

环境效益量化

生命周期评估显示，PEF的碳足迹较PET降低57%，其生物降解性在工业堆肥条件下6周内可达90%以上。但FDCA当前生产成本高达$2,500/吨，成为制约产业化的主要瓶颈。

应用场景拓展

在汽车领域，PEF基复合材料耐热温度达180°C，可替代金属部件减重30%；纺织行业利用其抑菌特性开发医用防护材料，对金黄色葡萄球菌^{Staphylococcus aureus}抑菌率>99%。

未来挑战

需开发非贵金属催化剂将聚合反应效率提升至10⁵ g/mol·h，同时优化共聚单体比例解决熔体强度不足导致的吹塑成型缺陷。欧盟"Horizon 2020"计划已投入€8.7亿推动PEF工业化，预计2030年全球产能突破50万吨。

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