Wetenschap
Nieuwe strategie maakt gebruik van ligninecondensatie voor het gebruik van biomassa
Er is een oud gezegde in de bioraffinage-industrie:'Je kunt alles maken van lignine, behalve geld.' Deze biogebaseerde verbinding is overvloedig aanwezig en zit vol potentieel, maar het commercialiseren ervan blijft een uitdaging.
Dit kan binnenkort niet langer het geval zijn met een innovatieve aanpak van scheikundigen van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen en hun collega's om ligninecondensatie – die vaak als hinderlijk wordt beschouwd – te benutten voor een efficiënt gebruik van lignocellulose. Dit opent een holistisch pad voor het maximaliseren van het potentieel van houtbiomassa en het bevorderen van een duurzamere toekomst.
Hun resultaten worden gepubliceerd in Nature op 29 mei.
Lignine is een complex polymeer in lignocellulose – een structurele component die wordt aangetroffen in de celwanden van planten en een potentiële organische grondstof voor de productie van biobrandstof en biogebaseerd materiaal. Wanneer lignine echter chemisch wordt behandeld, heeft het de neiging nieuwe C-C-bindingen te vormen, een proces dat bekend staat als condensatie en dat de structuur complex en minder reactief maakt. Dit belemmert de verdere verwerking en beperkt daardoor het effectieve gebruik van lignocellulose voor de productie van groene chemicaliën en materialen.
Er zijn verschillende pogingen gedaan om deze schadelijke condensatie te omzeilen. Onderzoekers van DICP gingen echter tegen de stroom in en vonden een manier om ligninecondensatie in hun voordeel te gebruiken.
"In plaats van de ongewenste reactie te onderdrukken, was ons doel om de neiging van lignine tot condensatie te benutten door het condensatiereactiepad te herstructureren door middel van expliciete arylering met van lignine afgeleide fenolen", zegt Wang Feng, een professor bij DICP en de corresponderende auteur van deze studie. /P>
Arylatie is een chemisch proces waarbij een arylgroep, een soort aromatische verbinding, via Friedel-Crafts Alkylatie in een molecuul wordt geïntroduceerd. Door specifieke bindingsformaties door dit proces te sturen, konden de onderzoekers een hoge opbrengst aan gecondenseerde lignine verkrijgen, die verder werd verwerkt om goedaardige bisfenolen te produceren – veelzijdige verbindingen met toepassingen variërend van plastics tot lijmen die zouden kunnen dienen als potentiële vervangingen voor op fossiele brandstoffen gebaseerde verbindingen. tegenhangers.
"Historisch gezien werd lignine gezien als afval of een belemmering in bioraffinageprocessen", zei Wang. “Door onze onderzoeken zijn we echter tot het inzicht gekomen dat lignine, in plaats van een afvalproduct, een onschatbare en onmisbare natuurlijke hulpbron is voor het bevorderen van duurzaamheid. Onze slogan is daarom ‘Lignin Matters’ en we pleiten voor de ontwikkeling van strategieën gericht op lignine efficiënt omzetten in waardevolle chemicaliën en materialen."
Door de waarde van lignocellulose te maximaliseren, draagt de aanpak van de onderzoekers bij aan een meer holistische benadering van het gebruik van biomassa, in lijn met de doelstellingen van groene bioraffinaderijen.
"Ons uiteindelijke doel is het opzetten van een industrieel concurrerende bioraffinaderij, die een revolutie teweegbrengt in de productie van hernieuwbare chemicaliën en biomaterialen", aldus Wang. "Ik hoop dat in de toekomst T-shirts en plastic artikelen rechtstreeks uit hout of gras kunnen worden vervaardigd."