_ Transformarea deșeurilor de lemn pentru o producție durabilă

Lignina, un polimer organic complex, este una dintre componentele principale ale lemnului, oferind suport structural și rigiditate pentru a face copacii suficient de puternici pentru a rezista la elemente. Când se transformă lemnul în hârtie, lignina este un ingredient cheie care trebuie îndepărtat și devine adesea deșeuri.

Marcus Foston, profesor asociat de energie, mediu și inginerie chimică la McKelvey School of Engineering de la Universitatea Washington în St. Louis, explorează cum să adauge valoare ligninei prin descompunerea acesteia în molecule mici, care sunt similare structural cu hidrocarburile oxigenate. Aceste substanțe chimice regenerabile sunt componente cheie în multe procese și produse industriale, dar sunt obținute în mod tradițional din petrol neregenerabil.

Studiul lui Foston despre dezasamblarea ligninei, realizat în colaborare cu Sai Venkatesh Pingali, un om de știință în împrăștierea neutronilor la Laboratorul Național Oak Ridge (ORNL), a fost publicat pe 17 ianuarie în ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

„Structura ligninei seamănă foarte mult cu ceea ce obținem din petrol”, a spus Foston, care este și directorul. al Centrului de Cercetare a Materialelor Avansate de Fabricare a Biologiei Sintetice de la WashU (SMARC). „În procesele de producție actuale, petrecem timp făcând petrolul să arate ca elementele ligninei. În schimb, folosesc un catalizator pentru a descompune lignina mai ușor și în așa fel încât să producă substanțe chimice specifice. Odată ce putem produce substanțe chimice din lignină într-o formă pe care o dorim, apoi putem folosi mai eficient lignina, care este un produs secundar abundent al transformării lemnului în hârtie.”

Cu colaboratorii de la ORNL, Foston a folosit împrăștierea neutronilor pentru a studia modul în care lignina interacționează cu solvenți și catalizatori în timpul dezasamblarii acestuia în condiții de reacție, inclusiv temperatură și presiune ridicată. Facilitățile avansate ale ORNL au permis cercetătorilor să observe procesul de reacție în timp real pentru a-și îmbunătăți catalizatorul și pentru a eficientiza în continuare sistemele de reacție pentru depolimerizarea ligninei.

Această viziune directă la nivel molecular este critică, a spus Foston, pentru a afla cum catalizatorul și lignina se comportă în soluție și pentru a ne asigura că lignina nu se recondensează într-un polimer cu legături pe care oamenii de știință nu le pot rupe cu ușurință.

„În acest studiu, ne gândim în mod special la modul în care putem lua cantitatea mare de lignină care este produsă în timpul producției de biocombustibil sau hârtie și o folosește pentru a produce substanțe chimice regenerabile care înlocuiesc unele dintre substanțele chimice pe care le obținem în prezent din petrol”, a spus Foston.

„În linii mari, aceeași depolimerizare. principiile pe care le explorăm cu lignina ar putea fi folosite în alte aplicații. De exemplu, aceleași lecții din acest studiu se aplică scenariilor deșeurilor de plastic, în care o abordare este de a desconstrui deșeurile de plastic în molecule mici care ar putea fi folosite pentru a face plastic sau alte materiale utile. produse."

"În cele din urmă, vrem să luăm o grămadă de substanțe chimice care provin din petrol și să ne dăm seama cum le putem produce pe cale regenerabilă", a adăugat Foston. „Tot ceea ce aflăm despre lignină se va aplica și în alte spații.”

(Fluierul)