Ny strategi udnytter ligninkondensering til biomasseudnyttelse
Der er et gammelt ordsprog i bioraffineringsindustrien, at "Du kan lave alt fra lignin, undtagen penge." Denne biobaserede forbindelse er rigelig og fuld af potentiale, men kommercialiseringen af den er fortsat en udfordring.
Dette er måske snart ikke længere tilfældet med en innovativ tilgang fra kemikere fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) fra det kinesiske videnskabsakademi og deres kolleger til at udnytte ligninkondensering - ofte betragtet som en plage - til effektiv udnyttelse af lignocellulose. Dette åbner op for en holistisk vej til at maksimere potentialet i træbiomasse og fremme mod en mere bæredygtig fremtid.
Deres resultater er offentliggjort i Nature den 29. maj.
Lignin er en kompleks polymer i lignocellulose - en strukturel komponent, der findes i planters cellevægge og et potentielt organisk råmateriale til produktion af biobrændstof og biobaseret materiale. Men når det behandles kemisk, har lignin tendens til at danne nye C-C-bindinger, en proces kendt som kondensation, som gør dens struktur kompleks og mindre reaktiv. Dette hæmmer yderligere forarbejdning og begrænser følgelig den effektive udnyttelse af lignocellulose til produktion af grønne kemikalier og materialer.
Forskellige bestræbelser er blevet gjort for at omgå denne skadelige kondensation. Forskere ved DICP gik dog imod kornet og fandt en måde at bruge ligninkondensering til deres fordel.
"I stedet for at undertrykke den uønskede reaktion, var vores mål at udnytte lignins tilbøjelighed til kondensering ved at omstrukturere kondensationsreaktionsvejen gennem eksplicit arylering med lignin-afledte phenoler," sagde Wang Feng, professor ved DICP og den tilsvarende forfatter til denne undersøgelse.
Arylering er en kemisk proces, hvor en arylgruppe, en type aromatisk forbindelse, indføres i et molekyle via Friedel-Crafts Alkylation. Ved at lede specifikke bindingsdannelser gennem denne proces var forskerne i stand til at opnå et højt udbytte af kondenseret lignin, som blev viderebearbejdet til at producere godartede bisphenoler - alsidige forbindelser med anvendelser lige fra plastik til klæbemidler, der kunne tjene som potentielle erstatninger for fossilbaserede modparter.
"Historisk set er lignin blevet betragtet som affald eller en hindring i bioraffinaderiprocesser," sagde Wang. "Gennem vores undersøgelser er vi dog kommet til at erkende, at lignin snarere end et affaldsprodukt er en uvurderlig og uundværlig naturressource til at fremme bæredygtighed. Vores slogan er derfor 'Lignin Matters', og vi går ind for udvikling af strategier rettet mod effektivt at omdanne lignin til værdifulde kemikalier og materialer."
Ved at maksimere lignocelluloses værdi bidrager forskernes tilgang til en mere holistisk tilgang til biomasseudnyttelse, der stemmer overens med målene for grønne bioraffinaderier.
"Vores ultimative mål er at etablere et industrielt konkurrencedygtigt bioraffinaderi, der revolutionerer produktionen af vedvarende kemikalier og biomaterialer," sagde Wang. "Jeg håber i fremtiden, at T-shirts og plastikvarer kan fremstilles direkte af træ eller græs."
Flere oplysninger: Feng Wang, Selektiv lignin-arylering til biomassefraktionering og godartede bisphenoler, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07446-5. www.nature.com/articles/s41586-024-07446-5
Journaloplysninger: Natur
Leveret af Chinese Academy of Sciences
Varme artikler
-
Opdagelse af ikke-toksiske halvledere med et direkte båndgab i det nær-infrarødeKrystalstruktur af den inverse perovskit Ca 3 SiO halvleder NIMS og Tokyo Institute of Technology har i fællesskab opdaget, at den kemiske forbindelse Ca 3 SiO er en direkte overgangs halvlede -
Papir eller plastik? Stiv vandtæt belægning til papir har til formål at reducere vores afhængigh…En klassisk origami-kran lavet af papir og belagt med Choetsu (venstre) og ubestrøget (højre). Når den er nedsænket i vand, holder den belagte papirkran sin form, mens den ubestrøede hurtigt mættes me -
Opsnuse forfalskede spiritusEn bærbar enhed med en avanceret sensor kan opsnuse forfalskede spiritus. Kredit:Kenneth S. Suslick, Ph.D. Udvandet eller falsk spiritus kan høste økonomiske belønninger for ondsindede personer, m -
At studere kølvandet på reflekterede chokbølger afslører kaskaden af kemiske reaktioner involv…Kredit:CC0 Public Domain Den varme, nogle gange højtryk, alligevel er jævne forhold bag reflekterede stødbølger det ideelle miljø til at studere forbrændingens kemiske kompleksitet. Aamir Farooq,
- Ny bog udforsker de forskellige – og overraskende – typer ateisme i videnskaben
- Røg fra canadiske naturbrande driver ind i 5 amerikanske stater
- Forskere opfinder ny katalysator til omdannelse af kuldioxid
- At bore huller i kraniet var aldrig en migrænemiddel - men det var længe troet
- Honda bremser Accord, Civic produktion efterhånden som købere skifter til SUV'er
- Hvor meget bevis er nok til at erklære en ny menneskeart?