Лигнин: новый процесс помогает преодолеть препятствия при производстве возобновляемого топлива и химикатов.

«Повышение ценности лигнина посредством интегрированного биологического распределения и химического катализа» было недавно опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences. Исследовательский проект под руководством NREL исследует инновационный метод повышения качества лигнина.Процесс превращения глюкозы из биомассы в топливо, такое как этанол, хорошо изучен. Однако растения также содержат значительное количество лигнина — до 30 процентов их клеточных стенок.

Лигнин — это гетерогенный ароматический полимер, который растения используют для укрепления клеточных стенок, но он обычно считается препятствием для рентабельного получения углеводов, а остаточный лигнин часто сжигается для технологического тепла, поскольку его трудно деполимеризовать и превратить в полезное топливо или химические вещества. .«Биоперерабатывающие заводы, которые превращают целлюлозную биомассу в жидкое транспортное топливо, обычно производят больше лигнина, чем необходимо для работы», — сказал старший инженер NREL и соавтор исследования Грегг Бекхэм. «Стратегии, включающие новые подходы к преобразованию оставшегося лигнина в более разнообразные и ценные продукты, крайне необходимы».Хотя деполимеризация лигнина изучается в течение почти столетия, разработка экономически эффективных процессов повышения ценности лигнина была ограничена.В природе некоторые микроорганизмы придумали, как преодолеть неоднородность лигнина.

Гниющие грибы и некоторые бактерии способны выделять мощные ферменты или химические окислители для расщепления лигнина в стенках растительных клеток, в результате чего образуется гетерогенная смесь ароматических молекул. Учитывая этот большой пул ароматических соединений, присутствующих в природе, некоторые бактерии разработали «воронки» пути для поглощения образующихся ароматических молекул и использования их в качестве источника углерода и энергии.

Это новое исследование показывает, что разработка процессов биологической конверсии для одного такого организма, утилизирующего лигнин, может открыть новые пути преодоления неоднородности лигнина. И это может позволить получить более широкий спектр молекул, полученных из лигноцеллюлозной биомассы.

«Концептуальный подход, который мы демонстрируем, может быть применен ко многим различным типам сырья биомассы и в сочетании со многими различными стратегиями расщепления лигнина, разработки биологических путей для производства различных промежуточных продуктов и каталитического улучшения биологически полученного продукта для разработки более широкого диапазона ценные молекулы, полученные из лигнина », — сказал Бекхэм. «Это многообещающе для широкого спектра промышленных применений. Хотя это очень интересно, безусловно, еще предстоит разработать значительный объем технологий, чтобы сделать этот процесс экономически жизнеспособным».

На это исследование была подана патентная заявка, и Управление передачи технологий NREL будет работать с исследователями для выявления потенциальных лицензиатов технологии.Кроме того, исследователи из NREL приняли участие в недавнем обзоре валоризации лигнина, опубликованном в журнале Science Magazine.

Этот обзор выявил широкий потенциал производства продуктов с добавленной стоимостью из лигнина, включая дешевое углеродное волокно, конструкционные пластмассы и термопластические эластомеры, полимерные пены и мембраны, а также различные виды топлива и химикаты, все в настоящее время получаемые из нефти.Работа, о которой сообщается в PNAS, первоначально финансировалась Национальным консорциумом передового биотоплива за счет средств Закона о восстановлении и реинвестировании Америки; постоянную поддержку основного проекта оказало Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики.

NREL — это основная национальная лаборатория Министерства энергетики США по исследованиям и разработкам в области возобновляемых источников энергии и энергоэффективности. NREL управляется для Министерства энергетики компанией Alliance for Sustainable Energy, LLC.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.