Усовершенствованный метод превращения лигнина в прекурсор нейлона

Новое исследование Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) Министерства энергетики США демонстрирует конверсию соединений, полученных из лигнина, в адипиновую кислоту. Это важная промышленная дикарбоновая кислота, используемая как прекурсор для производства нейлона, пластификаторов, смазочных материалов, полиэфиров и других популярных продуктов и химикатов.

Демонстрация является важным шагом к цели получения большего количества полезных продуктов из лигнина, что может быть критически важно для экономического успеха индустрии биотоплива. Она также показывает, что адипиновую кислоту можно производить из возобновляемого сырья, что может иметь важные последствия для смягчения выбросов парниковых газов.

Опубликованное в Energy & Environmental Science исследование "Adipic acid production from lignin" демонстрирует, как соединения, полученные из лигнина, сначала можно превратить в муконовую кислоту с помощью биологического процесса. Затем муконовую кислоту можно отделить от биологической культуры и каталитически преобразовать в адипиновую кислоту. На эту разработку подана заявка на патент, а Управление по передаче технологий NREL будет работать с исследователями для поиска потенциальных лицензиатов.

Потенциальное влияние исследования видно из данных по производству адипиновой кислоты. Ежегодно производится около 2,5 млн тонн адипиновой кислоты, в основном как прекурсора для производства нейлона, и ожидается, что глобальный спрос будет расти на до 3,5% ежегодно. Нейлон — один из самых распространенных материалов в мире, используемый в коврах, канатах, одежде, зубных щетках. При ежегодном мировом производстве более 4 млн метрических тонн нейлона, использование лигнина для производства адипиновой кислоты может в будущем значительно повлиять на экономику лигноцеллюлозных биорефайнери.

"Текущий промышленный путь производства адипиновой кислоты включает окисление циклогексанола и циклогексанона азотной кислотой — это агрессивный процесс, который производит закись азота, требующую очистки", — сказал Грегг Бекхэм, старший инженер NREL и соавтор исследования. "Разработка нового процесса конверсии возобновляемого лигнина в адипиновую кислоту может потенциально дать положительные экономические выгоды и сократить выбросы парниковых газов, но, безусловно, еще предстоит сделать серьезные технологические улучшения".

Лигнин — один из самых распространенных органических материалов на Земле (уступает только целлюлозе) и потенциально предлагает огромный возобновляемый источник для устойчивого производства топлива, химикатов и материалов. Технико-экономический анализ, проведенный в NREL, показал, что повышение ценности лигнина (valorization) имеет важное значение для развития и успеха индустрии биотоплива. Однако из-за сложности его извлечения из биомассы лигнин в настоящее время недостаточно используется в производстве топлива и химикатов.

"Хотя наше исследование все еще находится на концептуальной стадии, это приближает нас на шаг к улучшению технологии и расширению перечня молекул, которые можно жизнеспособно производить из лигнина", — сказал Бекхэм. "По мере ввода в строй новых лигноцеллюлозных биорефайнери будут генерироваться большие объемы лигнина, и повышение ценности этих отходов может в конечном итоге сыграть ключевую роль для экономической жизнеспособности и экологической устойчивости биорефайнери".