Le ultime ricerche converte il legno di scarto in prodotti chimici preziosi per fragranze & Pharmaceuticals
Un nuovo enzima può trasformare i rifiuti di lignina in sostanze chimiche preziose attraverso un metodo di elaborazione verde a base di perossido di idrogeno, fornendo un'alternativa più pulita e sostenibile ai metodi a base di petrolio.
Lignina e il suo potenziale
La lignina è un polimero rigido che fornisce supporto strutturale in legno duro e legno tenero ed è uno dei polimeri più abbondanti della Terra. Nella produzione agricola e forestale, la lignina, come sottoprodotto, produce oltre 100 milioni di tonnellate all'anno, ma circa il 98% viene scartato.
Tuttavia, queste lignin possono essere convertite in promettenti materie prime rinnovabili e sostenibili per sostanze chimiche attualmente ottenute dai combustibili fossili. Recentemente, un enzima appena scoperto può consentire un'estrazione efficiente di molecole preziose da questi rifiuti attraverso la chimica verde ecologica. Queste molecole possono essere utilizzate come componenti di profumo, aromi, carburanti, prodotti farmaceutici e altri prodotti, trasformando una grande quantità di flussi di rifiuti inutilizzati in risorse preziose.
I difetti dei processi tradizionali
"Le strategie per l'utilizzo della lignina comportano una combinazione di processi chimici e biologici", disse Stephen Bell, professore associato di scienze fisiche, chimiche e di terra presso l'Università di Adelaide. "Utilizzo di alta temperatura, alta pressione, acidi forti e solventi tossici per decomporre i polimeri nel flusso di rifiuti. Quindi, vengono estratti composti preziosi nei rifiuti e subiscono ulteriori trattamenti chimici a temperature superiori a 400 ℃ Per "aggiornare" la lignina. Questi processi sono costosi e dannosi per l'ambiente ".
Dottore Fiona Whelan, esperta di microscopia crioelettronica presso il centro di microscopia Adelaide, ha aggiunto: "La tradizionale sintesi chimica di tali sostanze chimiche si basa su composti iniziali a base di petrolio e catalizzatori di metalli pesanti, rendendoli non rinnovabili e intrinsecamente tossici". Le sue scoperte sono state pubblicate in Comunicazioni naturali
Svolta biologica
La lignina in legno duro contiene due componenti chimici chiave che richiedono l'elaborazione per produrre composti utili.
I ricercatori hanno precedentemente scoperto un enzima che può essere usato per decomporre uno dei composti, che è anche presente in legno tenero ma non hanno ancora scoperto un processo di decomposizione biologica che può utilizzare il secondo composto più complesso di legno (che rappresenta circa il 50% dei rifiuti).
Dottore Whelan ha dichiarato: "La biodegradazione della lignina si verifica in comunità microbiche complesse. Gli enzimi fungini possono abbattere polimeri rigidi, mentre i batteri assorbono composti più piccoli e elaborali per ottenere energia metabolica. In tutto il mondo microbico, abbiamo trovato un batterio del suolo, Amycolatopsis thermolava , che contiene enzimi in grado di elaborare le molecole di lignina in modo economico, usando il perossido di idrogeno per guidare le reazioni, riducendo notevolmente il danno ambientale del processo a valore aggiunto ".
Il team ha utilizzato questo nuovo enzima come modello per trasformare l'attività guidata dal perossido di idrogeno in altri enzimi per generare futuri metodi chimici verdi per la produzione di sostanze chimiche di alto valore utilizzate nella fragranza, nel sapore e nelle industrie farmaceutiche.
"Questo nuovo approccio catalitico supporterà lo sviluppo di altre" fabbriche di enzimi "o biorefinerie, convertendo lignina e altri flussi di rifiuti biologici in preziose librerie chimiche preziose", detto Dr. Whelan.
