C'è un vecchio detto nel settore della bioraffinazione secondo cui "puoi ricavare qualsiasi cosa dalla lignina, tranne il denaro". Questo composto di origine biologica è abbondante e pieno di potenziale, ma commercializzarlo rimane una sfida.
Questo potrebbe presto non essere più il caso con l’approccio innovativo dei chimici del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell’Accademia cinese delle scienze e dei loro colleghi per sfruttare la condensazione della lignina – spesso considerata un fastidio – per un utilizzo efficiente della lignocellulosa. Ciò apre un percorso olistico per massimizzare il potenziale della biomassa legnosa e avanzare verso un futuro più sostenibile.
I loro risultati sono pubblicati su Nature il 29 maggio.
La lignina è un polimero complesso della lignocellulosa, un componente strutturale presente nelle pareti cellulari delle piante e una potenziale materia prima organica per la produzione di biocarburanti e materiali a base biologica. Tuttavia, quando trattata chimicamente, la lignina tende a formare nuovi legami C–C, un processo noto come condensazione, che rende la sua struttura complessa e meno reattiva. Ciò ostacola l'ulteriore lavorazione e di conseguenza limita l'utilizzo efficace della lignocellulosa per la produzione di prodotti chimici e materiali ecologici.
Sono stati fatti diversi sforzi per evitare questa dannosa condensazione. I ricercatori del DICP, tuttavia, sono andati controcorrente e hanno trovato un modo per utilizzare la condensazione della lignina a proprio vantaggio.
"Piuttosto che sopprimere la reazione indesiderata, il nostro obiettivo era sfruttare la propensione della lignina verso la condensazione ristrutturando il percorso della reazione di condensazione attraverso l'arilazione esplicita con fenoli derivati dalla lignina", ha affermato Wang Feng, professore al DICP e autore corrispondente di questo studio. /P>
L'arilazione è un processo chimico in cui un gruppo arilico, un tipo di composto aromatico, viene introdotto in una molecola tramite l'alchilazione di Friedel-Crafts. Dirigendo la formazione di legami specifici attraverso questo processo, i ricercatori sono stati in grado di ottenere un'elevata resa di lignina condensata, che è stata ulteriormente lavorata per produrre bisfenoli benigni, composti versatili con applicazioni che vanno dalla plastica agli adesivi che potrebbero servire come potenziali sostituti dei composti a base fossile. controparti.
"Storicamente, la lignina è stata vista come uno scarto o un ostacolo nei processi di bioraffineria", ha detto Wang. "Tuttavia, attraverso i nostri studi, siamo arrivati a riconoscere che la lignina è, piuttosto che un prodotto di scarto, una risorsa naturale inestimabile e indispensabile per promuovere la sostenibilità. Il nostro slogan quindi è "Lignin Matters" e sosteniamo lo sviluppo di strategie mirate a convertendo in modo efficiente la lignina in sostanze chimiche e materiali preziosi."
Massimizzando il valore della lignocellulosa, l'approccio dei ricercatori contribuisce a un approccio più olistico all'utilizzo della biomassa, in linea con gli obiettivi delle bioraffinerie verdi.
"Il nostro obiettivo finale è creare una bioraffineria competitiva a livello industriale, rivoluzionando la produzione di prodotti chimici e biomateriali rinnovabili", ha affermato Wang. "Spero che in futuro le magliette e gli articoli in plastica possano essere fabbricati direttamente dal legno o dall'erba."
Ulteriori informazioni: Feng Wang, Arilazione selettiva della lignina per il frazionamento della biomassa e bisfenoli benigni, Natura (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07446-5. www.nature.com/articles/s41586-024-07446-5
Informazioni sul giornale: Natura
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
