Fúmarsýraer algeng lífræn sýra sem er mikið notuð í matvæla-, fóður-, lyfja-, plastefnis-, ómettuðum pólýester- og hreinsiefnaiðnaði. Með aukinni eftirspurn hafa ýmsar gervileiðir komið fram í mismunandi löndum. Mismunandi ferlar eru mjög mismunandi hvað varðar uppsprettu hráefnis, uppskeru, orkunotkun og umhverfisþörf. Hér að neðan er samantekt á núverandi almennum framleiðsluferlum frá iðnaðarsjónarmiði.
1. Vetniseimingaraðferð (fenýlanhýdríð → malínsýra → fúmarsýra)
Þetta er sem stendur algengasta iðnvædda leiðin á heimsvísu, með þroskaðri tækni, mikilli framleiðslu og háum hreinleika vöru.
Ferlisflæði:
Bútan eða bensen er oxað til að framleiða malínanhýdríð;
Massic anhýdríð er vatnsrofið til að framleiða malínsýru;
Malínsýru er síðan breytt í fúmarsýru með hvatandi vetnun eða sundrun;
Varan er fengin með síun, aflitun, kristöllun og þurrkun.
Kostir: Þroskuð tækni, mikil samfella, hentugur fyrir stór-framleiðsla.
Ókostir: Hráefniskostnaður verður fyrir áhrifum af sveiflum á jarðolíuverði og nauðsynlegt er að meðhöndla meðhöndlunarkerfi.
2. Hvatahverfunaraðferð (maleinsýra → fúmarsýra)
Þessi aðferð notar maleinsýru sem aðalhráefni, og fæst beint fúmarsýru með hvatahverfunarviðbrögðum. Alkalímálmsölt, veik súr kvoða og mólýbden-hvatar eru almennt notuð.
Einkenni:
Mildar rekstrarskilyrði;
Hátt viðskiptahlutfall, lítil óhreinindi;
Hentar stórum og meðalstórum-fyrirtækjum til að auka framleiðslu eða sam-framleiðslu með malínsýruanhýdríðplöntum.
Lykillinn hér er viðbragðsstýring, sem krefst hagræðingar á hvatasamsetningu, pH gildi og hitastigi til að forðast myndun aukaafurða eins og eplasýru.
3. Malic Acid Dehydratation Method (L-Eplesýra → Fumaric Acid)
Þessi leið byggir á afvötnunarviðbrögðum eplasýru til að framleiða fúmarsýru undir virkni súrs hvata (eins og brennisteinssýru, virkrar kolefnisstoðandi súra hópa eða fastrar sýru).
Kostir:
Einföld leið, stjórnanleg viðbrögð;
Hentar til framleiðslu á fúmarsýru í -matvælaflokki eða lyfjafræðilegri-gráðu (mikill hreinleiki).
Ókostir:
Hráefnisverð er hærra en maleinsýra, sem gerir það ódýrara-samkeppnishæft;
Aðallega notað í litlum til meðalstórum-verksmiðjum eða fyrir sérstök forrit.
4. Líf-gerjunaraðferð (endurnýjanleg kolefnisgjafi → fúmarsýra)
Með kynningu á sjálfbærri efnafræði hafa lífrænar-aðferðir orðið að alþjóðlegum rannsóknarreitum. Algengar örverur eru þráðlaga sveppir eins og *Rhizopus oryzae* og *Rhizopus arrhizus*.
Framleiðsluferli:
Notar glúkósa, sterkjuvatnsrof, melassa eða lignín-sellulósasykur sem hráefni;
Að stjórna pH, uppleystu súrefni og kalsíumsaltstyrk stuðlar að uppsöfnun fúmarsýru;
Notar himnuaðskilnað, kristöllun eða rafskilun til að draga út vöruna.
Kostir:
Notar endurnýjanlegar auðlindir;
Grænt ferli með lítilli kolefnislosun;
Engin þörf á há-hitaoxun og meðhöndlun útblásturslofts eins og í jarðolíuleiðum.
Ókostir:
Afrakstur og sveigjanleiki eru enn takmörkuð;
Lífrænar-leiðir í iðnaði hafa ekki enn verið teknar upp að fullu í sumum löndum.
Lífrænar-aðferðir eru alþjóðleg stefna og vekja sérstaklega athygli í matvæla- og fóðuriðnaði vegna þess að náttúrulegt upprunamerki þeirra hefur meira markaðsvirði. 5. Chemical Oxidation Method (Massene → Maleic Anhydride System)
Sumar plöntur nota búten og n-bútan sem hráefni og oxa þau sértækt til að framleiða milliefni, sem síðan eru vatnsrofnar frekar og sundrað til að fá fúmarsýru. Þetta er hluti af hefðbundnu jarðolíukerfi, svipað og vetniseimingaraðferðin, aðeins hráefnin á oxunarstigi eru öðruvísi.
Einkenni:
Byggir á þroskuðu jarðolíuhráefniskerfi;
Hentar fyrir langa vinnslu í tengslum við maleinsýruanhýdríðplöntur;
Minni kostnaður, en krefst mikillar orkunotkunar og strangrar úrgangsmeðferðar.
6. Aðrar nýjar leiðir (tilrauna- eða lítill-stig)
Rafefnafræðileg nýmyndun: Nýtir rafhvatagreiningu til að umbreyta maleatsöltum beint í fúmarsýru; enn á rannsóknarstofu- og hálf-iðnaðarprófunarstigi.
Stöðugt flæðisferli með fastri hvata: Bætir afrakstur og öryggi í gegnum föst-beð eða örrásarofna; hentugur fyrir snjalla verksmiðjuþróun í framtíðinni.
Ljóshvataleið: Notar ljósnæm efni til að stuðla að umbreytingu; enn á könnunarstigi.
Stefna í iðnaði og framtíðarstefnur
Frá alþjóðlegu markaðssjónarmiði stefnir framleiðsla fúmarsýru í átt að grænni, minni-orkunotkun-, meiri-hreinleika og sjálfbærara hráefni:
Jarðolíuleiðin verður áfram ráðandi vegna lægri kostnaðar;
Lífræna-leiðin mun víkka út í matvæla-, lyfja- og hágæða-efnisgeirann;
Hvatatækni og stöðug framleiðslubúnaður mun draga verulega úr orkunotkun og losun frárennslisvatns;
Nýir ferlar munu leggja meiri áherslu á hringrásarhagkerfið, svo sem samþættingu samlífskerfa, endurheimt hvata og nýtingu aukaafurða.