أحدث الأبحاث يحولون النفايات الخشب إلى مواد كيميائية قيمة للعطور & الأدوية

يمكن للإنزيم الجديد تحويل نفايات اللجنين إلى مواد كيميائية قيمة من خلال طريقة معالجة خضراء تعتمد على بيروكسيد الهيدروجين ، مما يوفر بديلاً أكثر نظافة وأكثر استدامة للطرق القائمة على البترول.

اللجنين وإمكاناته

اللجنين هو بوليمر جامد يوفر الدعم الهيكلي في الأخشاب الصلبة والأخشاب اللينة ، وهو واحد من أكثر البوليمرات وفرة على الأرض. في إنتاج الزراعة والغابات ، ينتج Lignin ، كمنتج ثانوي ، أكثر من 100 مليون طن سنويًا ، ولكن يتم تجاهل حوالي 98 ٪ منه.

ومع ذلك ، يمكن تحويل هذه اللجنين إلى مواد خام متجددة ومستدامة للمواد الكيميائية التي تم الحصول عليها حاليًا من الوقود الأحفوري. في الآونة الأخيرة ، قد يمكّن الإنزيم المكتشف حديثًا استخراج جزيئات قيمة من هذه النفايات عبر الكيمياء الخضراء الصديقة للبيئة. يمكن استخدام هذه الجزيئات كمكونات من العطور والنكهات والوقود والمستحضرات الصيدلانية وغيرها من المنتجات ، وتحويل كمية كبيرة من مجاري النفايات غير المستخدمة إلى موارد قيمة.

عيوب العمليات التقليدية

"استراتيجيات استخدام اللجنين تنطوي على مزيج من العمليات الكيميائية والبيولوجية ،" وقال ستيفن بيل ، أستاذ مشارك في علوم الفيزياء والكيميائية والأرض بجامعة أديليد. "باستخدام درجة الحرارة العالية والضغط العالي والأحماض القوية والمذيبات السامة لتحلل البوليمرات في مجرى النفايات. بعد ذلك ، يتم استخراج المركبات القيمة في النفايات وتخضع لمزيد من المعالجة الكيميائية في درجات حرارة تزيد عن 400 ℃ إلى "ترقية" اللجنين. هذه العمليات مكلفة وضارة للبيئة ".

دكتور. وأضاف فيونا ويلان ، خبيرة المجهر الإلكترون في مركز أديليد المجهري ، "إن التوليف الكيميائي التقليدي لمثل هذه المواد الكيميائية يعتمد على مركبات البدء القائمة على البترول ومحفزات المعادن الثقيلة ، مما يجعلها غير مميزة وسامة في بطولة." تم نشر نتائجها في اتصالات الطبيعة

الاختراق البيولوجي

يحتوي اللجنين الصلب على مكونين كيميائيين رئيسيين يتطلبان المعالجة لإنتاج مركبات مفيدة.

سبق أن اكتشف الباحثون إنزيمًا يمكن استخدامه لتحليل أحد المركبات ، والذي يوجد أيضًا في الخشب اللين ولكن لم يكتشف بعد عملية تحلل بيولوجي يمكنها الاستفادة من مركب الخشب الصلب الثاني والأكثر تعقيدًا (والذي يمثل حوالي 50 ٪ من النفايات).

دكتور. وقال ويلان ، "التحلل الحيوي لينين يحدث في المجتمعات الميكروبية المعقدة. قد تؤدي الإنزيمات الفطرية إلى تحطيم البوليمرات الصلبة ، في حين تمتص البكتيريا مركبات أصغر غير نشطة وتعالجها للحصول على الطاقة الأيضية. عبر العالم الميكروبي ، وجدنا بكتيريا التربة ، amycolatopsis thermolava التي تحتوي على إنزيمات يمكنها معالجة جزيئات اللجنين من حيث التكلفة بشكل فعال ، باستخدام بيروكسيد الهيدروجين لدفع التفاعلات ، مما يقلل بشكل كبير من الضرر البيئي للعملية ذات القيمة المضافة. "

استخدم الفريق هذا الإنزيم الجديد كنموذج لتحويل النشاط الذي يحركه بيروكسيد الهيدروجين إلى إنزيمات أخرى لتوليد طرق كيميائية خضراء مستقبلية لإنتاج المواد الكيميائية ذات القيمة العالية المستخدمة في الصناعات الرائحة والنكهة والصيدلاني.

"سيؤيد هذا النهج الحفاز الجديد تطوير" مصانع الإنزيم "الخضراء الأخرى أو المقاطع البيولوجية ، وتحويل اللجنين وغيرها من مجاري النفايات البيولوجية إلى مكتبات كيميائية دقيقة قيمة" ، " قال د. ويلان.