木质素转化

Photo: 阿里拉希米, a postdoctoral researcher and first author of the 性质 paper
博士后研究员阿里拉希米, 
照片:大卫·特南鲍姆

今天的科学家公开了一种新的方法来转换木质素,生物质废物,转化为简单的化学物质。创新是朝向与生物可再生材料代替基于石油的燃料和化学品的重要步骤,表示教授 香农斯塔尔在威斯康星 - 麦迪逊大学的“绿色化学”的专家。

木质素是使树木和玉米秆坚固的物质,它占在生物圈中的有机碳的近30%。斯塔尔,在杂志上的一份新报告的资深作者 性质,指出,木质素是造纸行业,其中纤维素是有价值的产品的废品。 “木质素燃烧作为低价值的燃料,但如果生物燃料成为现实,我们需要从木质素获得更多的价值,”他解释说。

Professor 香农斯塔尔
教授。香农斯塔尔

木质素是含有六碳环的链的复杂材料。这些环,被称为“芳香”,可能是有用的化学品的可持续供应的基础 - 但前提是木质素的链可以细分为以个人为单位。

“木质素是包含芳烃唯一的大容量可再生原料,”斯塔尔说。 “芳烃是用来做很多事情,从塑料汽水瓶今天到KEVLAR农药和医药,芳烃几乎全部来源于石油。我们需要找到一种经济的方式来木质素转化为增值材料。”

不幸的是,木质素是击穿高抗到有价值亚基,特别是在成本效益的方式。 “人们不断地提醒我一句古老的格言的,“你可以从木质素任何东西,除了钱,”他打趣道。

今天的报告可能会改变这种看法。在工作经费由 大湖生物能源研究中心 在威斯康星大学,Stahl和他的同事表明,该芳族化合物的高收率可以通过木质素暴露于氧,接着用温和的条件下弱酸来获得。

“氧化步骤削弱在木质素链,链接”笔记 阿里拉希米,威斯康星大学麦迪逊分校博士后研究员与自然论文的第一作者。初始氧处理步骤是去年报道拉希米和斯塔尔。 “酸则打破了联系。”

拉希米说,他探讨了很多不同的方法来分解木质素。 “例如,过氧化氢的工作原理,但它分解一些芳族产品。”

他们在酸性条件下尝试各种金属,当他们发现,没有金属的甲酸,得到最好的结果。 “在这些条件下,形成在显著更高的产率芳烃比任何先前已经观察到,”笔记拉希米。

在行业竞争的任何过程必须是经济,斯塔尔说避免在此过程中金属是几个优势之一。 “温和的条件下,以相对低的温度(110摄氏度/ 230华氏度)和低的压力,以及缺乏需要昂贵的金属的催化剂,使得它从许多其它方法不同。”

斯塔尔承认,他们从他们的过程中获得的化学品仍需要进一步的操作,他们具有真正的市场价值了。 “但我们有这个一个良好的开端,因为我们知道我们正在做的主要产品,”斯塔尔说。

Professor 约书亚·库
教授。约书亚·库

他指的是合作者的工作 约书亚·库,化学和生物分子化学性质报告的合着者教授。 “木质素是一种复杂的聚合物,而我们不知道这将是多么容易识别这个过程中的产品,说:”浣熊。

浣熊是分析化学和质谱的专家,可以查明特定化合物的身份的技术。他和研究生阿恩·奥博锐表明,产品混合物亚基在天然木素的分布非常匹配。

斯塔尔认为木质素作为密钥来未来“生物精炼”,将使用可再生生物质,而不是石油作为原料,以产生燃料或化学品,同时减少对环境的影响。 “大多数在这一领域的重点一直是纤维素,但我不认为会有足够的价值与石油竞争,除非我们能够生成木质素值了。”

在今天的报告中,这是通过申请了专利的基础上所描述的过程 威斯康星校友研究基金会,代表了实现这一目标的重要一步。

故事由大卫·特南鲍姆,大学通信