Nieuwste onderzoek omzet afvalhout in waardevolle chemicaliën voor geuren & Farmaceutische producten
Een nieuw enzym kan lignine-afval omzetten in waardevolle chemicaliën via een groene verwerkingsmethode op waterstofperoxide, wat een schoner en duurzamer alternatief biedt voor methoden op basis van aardolie.
Lignin en zijn potentieel
Lignin is een rigide polymeer dat structurele ondersteuning biedt in hardhout en zachthout, en een van de meest voorkomende polymeren op aarde is. In de landbouw- en bosbouwproductie produceert lignine, als bijproduct, jaarlijks meer dan 100 miljoen ton, maar ongeveer 98% ervan wordt weggegooid.
Deze lignine kan echter worden omgezet in veelbelovende hernieuwbare en duurzame grondstoffen voor chemicaliën die momenteel worden verkregen uit fossiele brandstoffen. Onlangs kan een nieuw ontdekt enzym een efficiënte extractie van waardevolle moleculen uit dit afval mogelijk maken via milieuvriendelijke groene chemie. Deze moleculen kunnen worden gebruikt als componenten van parfum, smaakstoffen, brandstoffen, farmaceutische producten en andere producten, waardoor een grote hoeveelheid ongebruikte afvalstromen in waardevolle middelen worden omgezet.
De defecten van traditionele processen
"Strategieën voor het gebruik van lignine omvatten een combinatie van chemische en biologische processen," zei Stephen Bell, universitair hoofddocent fysische, chemische en aardwetenschappen aan de Universiteit van Adelaide. "Met behulp van hoge temperatuur, hoge druk, sterke zuren en toxische oplosmiddelen om polymeren in de afvalstroom te ontbinden. Vervolgens worden waardevolle verbindingen in het afval geëxtraheerd en worden ze verdere chemische behandeling ondergaan bij temperaturen boven 400 ℃ om lignin te 'upgraden'. Deze processen zijn duur en schadelijk voor het milieu. "
Dr. Fiona Whelan, cryo-elektronenmicroscopie-expert bij het Adelaide Microscopy Center, voegde eraan toe: "De traditionele chemische synthese van dergelijke chemicaliën is gebaseerd op op aardolie gebaseerde startverbindingen en zware metaalkatalysatoren, waardoor ze niet-hernieuwbaar en inherent giftig zijn." Haar bevindingen werden gepubliceerd in Natuurcommunicatie
Biologische doorbraak
Hardhouten lignine bevat twee belangrijke chemische componenten die verwerking vereisen om nuttige verbindingen te produceren.
Onderzoekers hebben eerder een enzym ontdekt dat kan worden gebruikt om een van de verbindingen te ontleden, die ook aanwezig is in zachthout, maar nog geen biologisch ontledingsproces hebben ontdekt dat de tweede, meer complexe hardhoutverbinding kan gebruiken (die verantwoordelijk is voor ongeveer 50% van het afval).
Dr. Whelan zei: "Lignin -biologische afbraak treedt op in complexe microbiële gemeenschappen. Schimmelzymen kunnen stijve polymeren afbreken, terwijl bacteriën inactieve kleinere verbindingen absorberen en verwerken om metabole energie te verkrijgen. Over de microbiële wereld vonden we een bodembacterie, Amycolatopsis thermolava , die enzymen bevatten die ligninemoleculen kosteneffectief kunnen verwerken, met behulp van waterstofperoxide om reacties aan te sturen, waardoor de omgevingsschade van het proces met toegevoegde waarde aanzienlijk wordt verminderd. "
Het team gebruikte dit nieuwe enzym als een model om de activiteit te transformeren die door waterstofperoxide wordt aangedreven in andere enzymen om toekomstige groene chemische methoden te genereren voor de productie van hoogwaardige chemicaliën die worden gebruikt in geur, smaak en farmaceutische industrie.
"Deze nieuwe katalytische benadering zal de ontwikkeling van andere groene 'enzymfabrieken' of bioreforties ondersteunen, waardoor lignine en andere biologisch afvalstromen worden omgezet in waardevolle fijne chemische bibliotheken," zei Dr. Whelan.
