Ny proces gør papirfremstillingsaffald til værdifulde kemikalier

En gruppe forskere ved U.S. Department of Energy's Ames Laboratory har opdaget en måde at konvertere et fælles biprodukt af papirfremstillingsprocessen til værdifulde kemiske forstadier til fremstilling af nylon. Processen er meget mere miljøvenlig med hensyn til anvendte opløsningsmidler og energitilførslerne end andre metoder og giver et nyttigt alternativ til at brænde affaldsprodukter fra papirmasse.

Kraft (fra den tyske betydningsstyrke) lignin er et stort affaldsprodukt fra papirindustrien, beløber sig til omkring 50 millioner tons årligt. Dette affald lignin forbrændes typisk til varme, imidlertid, denne proces frigiver også kuldioxid i miljøet.

Forskere fra Ames Laboratory opdagede, at behandling af denne lignin med vandigt natriumhydroxid ved rimelige temperaturer (200 ° C) producerer guaiacol. Guaiacol kan derefter omdannes til nylonprækursorer under endnu mildere forhold ved hjælp af egnede katalysatorer - hvilket skaber en ny, levedygtig totrinsproces til fremstilling af vigtige kemikalier fra lignin.

"Vi fandt ud af, at Kraft -lignin blev depolymeriseret i fortyndet alkalisk opløsning ved relativt lav temperatur (200 ° C) under et omgivende nitrogentrykmiljø, "sagde Igor langsomt, Ames laboratorieforsker og hovedforsker. "Vi var i stand til at producere guaiacol med høj selektivitet (> 80%) i en samlet monomermængde på 13% baseret på ligninindgangen.

Teamet brugte en række teknikker, herunder en række avancerede løsninger og solid state nuklear magnetisk resonans (NMR) eksperimenter, massespektrometri og modelreaktioner for at bestemme, at guaiacol hovedsageligt blev genereret ved spaltning af β-O-4-bindinger i den oprindelige ligninstruktur. Spaltning af denne type binding kræver ofte alvorlige reaktionsbetingelser, som mange gange fører til uønskede bivirkninger, der resulterer i dannelse af uoverskuelige tegninger. "

Den Kraft lignin-afledte guaiacol blev derefter omdannet til nylonforløberen Ketone Alkohol eller KA olie, ved anvendelse af Ru/C -katalysator under 1 bar H2. Brugen af ​​lavt H2 -tryk viste sig at være afgørende for at sikre fuld selektivitet til KA -olie, uden dannelse af det uønskede methoxy-cyclohexanol-biprodukt. Vigtigere, deaktivering af Ru/C -katalysatoren observeret ved direkte behandling af lignin, blev undgået i totrinsproceduren.

"Denne totrinsproces giver en ny mulighed for ligninudnyttelse i produktionen af ​​værditilvækstkemikalier med høj efterspørgsel, "sagde langsomt." Vi forestiller os denne proces som en lavenergibane, der efterlader de resterende oligomerer tilgængelige til nedstrøms forarbejdning til andre kemiske råvarer i et integreret raffinaderi til affald Kraft lignin. "

Forskningen er blevet detaljeret i Royal Society of Chemistry's journal Grøn kemi , To-trins konvertering af Kraft-lignin til nylon-forstadier under milde forhold.