Neueste Forschungen verwandeln Abfall Holz in wertvolle Chemikalien für Düfte & Pharmazeutika
Ein neuartiges Enzym kann Ligninabfälle in wertvolle Chemikalien durch ein grünes Verarbeitungsmethode auf Wasserstoffperoxidbasis verwandeln und eine sauberere und nachhaltigere Alternative zu Methoden auf Erdölbasis bieten.
Lignin und sein Potenzial
Lignin ist ein starres Polymer, das strukturelle Unterstützung in Harthölzern und Weichholz bietet und eines der am häufigsten vorkommenden Polymere der Erde ist. In der landwirtschaftlichen und forstwirtschaftlichen Produktion produziert Lignin als Nebenprodukt mehr als 100 Millionen Tonnen pro Jahr, aber etwa 98% davon werden verworfen.
Diese Lignin können jedoch in vielversprechende erneuerbare und nachhaltige Rohstoffe für Chemikalien umgewandelt werden, die derzeit aus fossilen Brennstoffen erhalten werden. Kürzlich kann ein neu entdecktes Enzym eine effiziente Extraktion wertvoller Moleküle aus diesem Abfall durch umweltfreundliche grüne Chemie ermöglichen. Diese Moleküle können als Komponenten von Parfüm, Aromen, Brennstoffen, Pharmazeutika und anderen Produkten verwendet werden, wodurch eine große Menge unbenutzter Abfallströme in wertvolle Ressourcen umgewandelt wird.
Die Mängel traditioneller Prozesse
"Strategien zur Verwendung von Lignin beinhalten eine Kombination aus chemischen und biologischen Prozessen," sagte Stephen Bell, Associate Professor für physische, chemische und Erdwissenschaften an der Universität von Adelaide. "Mit hoher Temperatur, hohem Druck, starken Säuren und toxischen Lösungsmitteln zur Zersetzung von Polymeren im Abfallstrom. Dann werden wertvolle Verbindungen im Abfall extrahiert und werden bei Temperaturen über 400 ℃ weiter chemisch behandelt Lignin zu upgraden. Diese Prozesse sind kostspielig und schädlich für die Umwelt. "
Dr. Fiona Whelan, Kryo-Elektronenmikroskopie-Experte im Adelaide-Mikroskopiezentrum, fügte hinzu: "Die traditionelle chemische Synthese solcher Chemikalien basiert auf Startverbindungen und Schwermetallkatalysatoren auf Erdölbasis, wodurch sie nicht erneuerbar und von Natur aus toxisch sind." Ihre Ergebnisse wurden in veröffentlicht in Naturkommunikation
Biologischer Durchbruch
Hartholz Lignin enthält zwei wichtige chemische Komponenten, die eine Verarbeitung erfordern, um nützliche Verbindungen herzustellen.
Forscher haben zuvor ein Enzym entdeckt, das verwendet werden kann, um eine der Verbindungen zu zersetzen, die auch in Weichholz vorhanden ist, aber noch keinen biologischen Zersetzungsprozess entdeckt hat, der die zweite, komplexere Hartholzverbindung verwenden kann (die ungefähr 50% des Abfalls ausmacht).
Dr. Whelan sagte: "Der biologische Abbau von Lignin tritt in komplexen mikrobiellen Gemeinschaften auf. Pilzenzyme können starre Polymere abbauen, während Bakterien inaktive kleinere Verbindungen absorbieren und sie verarbeiten, um Stoffwechselergie zu erhalten. Über die mikrobielle Welt fanden wir ein Bodenbakterium, Amycolatopsis Thermolava , die Enzyme enthält, die Ligninmoleküle kostengünstig verarbeiten können, wobei Wasserstoffperoxid zum Antrieb von Reaktionen verwendet wird, wodurch der Umweltschaden des Wertschöpfungsprozesses erheblich reduziert wird. "
Das Team verwendete dieses neue Enzym als Modell, um die von Wasserstoffperoxid angetriebene Aktivität in andere Enzyme zu verwandeln, um zukünftige grün-chemische Methoden für die Herstellung von hochwertigen Chemikalien zu erzeugen, die in Duft-, Geschmacks- und Pharmaindustrien verwendet werden.
"Dieser neue katalytische Ansatz unterstützt die Entwicklung anderer grüner 'Enzymfabriken' oder Bioraffinerien, die Lignin und andere biologische Abfallströme in wertvolle feinchemische Bibliotheken umwandeln." sagte Dr. Whelan.
