2019-02-26 21:56:01
研究揭示了木质素潜在的可持续精炼方法

木质素作为可再生资源用于生产高价值产品,为生物炼制业务带来了生产和经济方面的挑战。

然而,德克萨斯A&M AgriLife研究科学家建议使用提取方法,以及其他精炼工艺来生产多种木质素流。

德克萨斯A&M大学合成生物学和可再生产品主席Joshua Yuan博士在皇家化学学会同行评审期刊“绿色化学”上发表了他的研究成果。

可持续生物精炼很大程度上取决于增值产品的产生,尤其是木质素的产生。尽管作出了相当大的努力,但可替代的木质素生物产品的生产仍然受到木质素分馏不良和反应性低的阻碍,这是封面上的期刊文章。

Yuan建议使用选择性有机溶剂萃取,也称为SOFA,这是一种使用不同条件如pH和温度来获得具有不同化学性质的木质素的过程。

“这个过程用于生产各种具有不同特征的木质素颗粒,”他说。 “这将允许不同的功能。它是药物输送和纳米复合材料等应用的重要考虑因素。”

因此,他说,使用SOFA定制木质素化学物质为升级低价值木质素提供了可持续的手段,从而有助于生物精炼厂的盈利能力。

“木质纤维素生物质可用于生产第二代生物燃料,或先进的生物燃料,这将成为传统化石燃料的可持续和替代解决方案,”袁说。 “基本上,可以种植草状高粱和柳枝稷来固定二氧化碳并加工成乙醇作为燃料。

“考虑到能源高粱,能源甘蔗和其他原料的高产量,每英亩的生产力远高于玉米乙醇。这将减少碳平衡并提高生物燃料的能量输出。对于柳枝稷和能源甘蔗等多年生原料,它也促进水土保持和生物多样性。“

袁说,问题在于木质素是这种生物炼制过程中的浪费,这对生物精炼厂的经济性和可持续性产生了负面影响。他表示,将木质素用于高价值产品将显着提高生物炼制的成本效益和可持续性。

“木质素纳米粒子是一种高价值产品,当它用于缓释肥料等散装产品时,可以实现这一目标,”他说。 “另一个非常重要的方面是木质素通常被认为是安全的和生物相容的。木质素纳米粒子可以用于药物输送。”

袁说,生物炼油厂,特别是木质纤维素生物精炼厂,最重要的挑战之一就是将木质素用于高价值产品。

“目前大多数生物精炼厂的配置都集中在乙醇作为单一产品,这为产量带来了有限的价值,”他说。 “如果你看一下玉米乙醇生物精炼厂,就会有酒糟和玉米油作为副产品来增加价值,这样炼油厂就能赚钱。同样,石油生物炼制工业利用每一点原料生产不同的产品(优选更高价值的产品。

“木质纤维素生物精炼厂需要使用完整的原料来生产不同的产品,如果可能的话,还要生产高价值的产品,以使炼油厂在经济上可行。这需要新的生物精炼工艺,如SOFA。”

袁说植物细胞壁有三个主要成分:纤维素,半纤维素和木质素。纤维素和半纤维素都是基于糖的,并且可以用于乙醇发酵。

“但木质素是一种芳香族聚合物,我们需要找到它的良好用途。本文提供了一种解决方案。我的实验室一直专注于此,我们已经开发出生产高质量碳纤维,纳米粒子,沥青粘合剂的途径来自木质素的改性剂,生物塑料和生物柴油。该研究得到了能源生物能源技术办公室的支持。“

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