Phương pháp hóa học xanh để chiết xuất giá trị từ chất thải thực vật

Khoảng 98% lignin được tạo ra như một sản phẩm phụ lâm nghiệp từ thực vật bị loại bỏ, nhưng một enzyme mới có thể là chìa khóa để chiết xuất các phân tử có giá trị cao từ chất thải này bằng cách sử dụng phương pháp hóa học xanh.

Các phân tử này là các khối xây dựng cho các hợp chất như nước hoa, hương liệu, nhiên liệu và trị liệu, biến một dòng chất thải thành một nguồn tài nguyên có giá trị.

Các quy trình hóa học truyền thống để tổng hợp các loại hóa chất này dựa vào các hợp chất khởi đầu dựa trên dầu mỏ và các chất xúc tác kim loại nặng, khiến chúng không thể tái tạo và vốn có quá trình độc hại Nghiên cứu đã được công bố TRONG Truyền thông tự nhiên.

Phương pháp xử lý xúc tác mới này sẽ hỗ trợ phát triển các nhà máy enzyme hóa học xanh mới khác ‘hoặc các nhà máy sinh học để biến lignin và các dòng chất thải sinh học khác thành một kho lưu trữ hóa chất tốt có giá trị.

Lignin là tên được đặt cho các polyme cứng đóng vai trò là hỗ trợ cơ học trong gỗ cứng và gỗ mềm và được cho là một trong những polyme phong phú nhất trên trái đất.

Nông nghiệp và lâm nghiệp có khoảng 100 triệu tấn chất thải lignin mỗi năm, nhưng điều này có thể được chuyển hướng để trở thành một nguyên liệu tái tạo và bền vững đầy hứa hẹn cho các hóa chất hiện đang thu được từ nhiên liệu hóa thạch.

Các chiến lược sử dụng lignin liên quan đến sự kết hợp giữa các quá trình hóa học và sinh học.

Nhiệt độ cao, áp suất cao, axit mạnh và dung môi độc được sử dụng để phá vỡ các polyme trong dòng chất thải.

Các hợp chất có giá trị bị mắc kẹt trong chất thải sau đó được chiết xuất và trải qua quá trình xử lý hóa học ở nhiệt độ cao hơn 400 ° C để ‘định giá’ lignin. Các quá trình này rất tốn kém và xấu cho môi trường.

Lignin gỗ cứng có hai thành phần hóa học chính yêu cầu xử lý để tạo ra các hợp chất hữu ích. Các nhà nghiên cứu trước đây đã phát hiện ra một enzyme có thể được sử dụng để phá vỡ một trong những hợp chất này, cũng được tìm thấy trong gỗ mềm, nhưng không có quá trình phân hủy sinh học nào được xác định có thể sử dụng hợp chất gỗ cứng phức tạp thứ hai, bao gồm khoảng 50% chất thải.

Sự phân hủy sinh học của lignin xảy ra trong một đại biểu vi sinh vật phức tạp, với các enzyme nấm có khả năng phá vỡ các polyme cứng, và vi khuẩn dùng các hợp chất nhỏ hơn không có hiệu quả và xử lý chúng để có được năng lượng trao đổi chất, ông Whelan nói.

“Nhìn đến vương quốc vi sinh vật, chúng tôi đã xác định rằng một loại vi khuẩn đất, Amycolatopsis Thermoflavachứa các enzyme có thể xử lý các phân tử từ lignin với giá rẻ, sử dụng hydro peroxide để điều khiển phản ứng – làm cho valor hóa ít gây hại cho môi trường.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng enzyme mới này như một mô hình để trang bị thêm hoạt động điều khiển hydro peroxide thành các enzyme khác để tạo ra các phương pháp hóa học xanh trong tương lai để tạo ra các hóa chất sử dụng có giá trị cao trong các ngành công nghiệp hương vị, nước hoa và thuốc.

Chú thích hình ảnh: Enzyme mới được xác định được tô màu hồng. Tín dụng: Đại học Adelaide.