Не секрет, что нам нужно больше экологичных материалов, если мы хотим помочь планете. Крупные компании уже отказались от одноразового пластика в своих продуктах, чтобы уменьшить воздействие и угрозу загрязнения каждого уголка Земли, особенно морей, которые обычно являются конечным пунктом назначения многих из них. Биопроизводные материалы являются одним из возможных вариантов, но они должны иметь экономическую стоимость, которая существенно не увеличивает конечную цену.
На Земле есть редкие металлы, даже в наших мобильных телефонах, а также виды биомассы, о которых мы, вероятно, не слышали. Это случай лигноцеллюлозная биомасса (LCB) , самая распространенная форма биомассы на Земле. «Его восстановление было тщательно изучено для производства устойчивого топлива, химикатов и материалов». Он состоит примерно из 40–60 % целлюлозы, 10–40 % гемицеллюлозы и 15–30 % лигнина, конкретное процентное содержание зависит от типа биомассы. Группа исследователей из Университет штата Делавэр , возглавляемая профессором Томасом Х. Эппсом III, и сотрудники CanmetENERGY имеют в виду такую экономику за счет экологически чистых материалов, поскольку они ищут способы переработки биомассы в новые продукты.
Так лигнин
Лигнин является компонентом растений и деревьев, обеспечивающим прочность и жесткость. Однако в бумажной промышленности лигнин является отходы, оставшиеся от производства бумажной продукции . Этот тип лигнина известен как лигнин технический и не рассматривается для использования, кроме возможного сжигания или добавления в шины в качестве наполнителя.
Исследователи из Университета Делавэра говорят, что это широко доступный ресурс на Земле . Мы говорим о 100 миллионов тонн технических отходы лигнина, ежегодно образующиеся на бумажных фабриках по всему миру, которые могут быть более ценными, чем мы думаем.
Команда показала, что можно эффективно превращать промышленно обработанный лигнин в высокоэффективные пластмассы , такие как смолы для 3D-печати на биологической основе и ценные химические вещества. Такой же подход может быть конкурентоспособным с аналогичными продуктами на основе нефти.
An статья опубликована в Science Advanced и поддерживается за счет финансирования программы исследований растущей конвергенции Национального научного фонда (NSF GCR), которая направлена на решение проблем посредством многостороннего междисциплинарного сотрудничества.
«Возможность взять что-то вроде технического лигнина и не только расщепить его и превратить в полезный продукт, но и сделать это с меньшими затратами и с меньшим воздействием на окружающую среду, чем материалы, полученные из нефти, — это то, что никому не удавалось. достичь и показать раньше. сказал Эппс, который возглавляет усилия NSF GCR в UD и является заслуженным профессором химической и биомолекулярной инженерии Аллана и Майры Фергюсон.
Преодолеть барьер высокого давления
Одна из основных проблем, связанных с лигнином, заключается в том, что большинство процессов, позволяющих его заставить работать при очень высоком давлении, в том числе высокая стоимость и проблемы с безопасностью . Чтобы преодолеть эту беду, группа исследователей заменила метанол, традиционный растворитель, используемый при деконструкции лигнина, на глицерин, чтобы процесс можно было проводить при нормальном атмосферном (комнатном) давлении.
«Глицерин помогает расщеплять лигнин на химические строительные блоки, которые можно использовать для производства широкого спектра продуктов на биологической основе, от смол для 3D-печати до различных типов пластмасс, вкусовых и ароматических соединений, антиоксидантов и многого другого». Это изменение позволило исследователям выполнять этапы реакции и разделения одновременно, что привело к созданию более рентабельной системы.
Луо также провел оценку жизненного цикла, чтобы понять количество выбросов парниковых газов (например, двуокиси углерода) в результате производства материалов. «Мы пытались уловить общую картину, не только затраты на процесс, но и воздействие на окружающую среду на протяжении всей операции», — сказал он.
Потенциал метода, разработанного Делавэрским университетом в сотрудничестве со студентами и профессорами для превращать отходы в ценные материалы выглядит следующим образом: «Это показывает, что существует большой потенциал использования возобновляемых ресурсов для производства различных видов пластмасс. Вам не нужно использовать ископаемое топливо, пластмассы из возобновляемых ресурсов также могут быть экономически выгодными», — сказал Пранда, соавтор статьи и активный участник исследования.
