لیگنین زنجیره حجیمی از مولکول های موجود در چوب است و معمولاً در طول تولید سوخت زیستی دور ریخته می شود. اما در یک روش جدید توسط شیمیدانان EPFL، افزودن ساده فرمالدئید می تواند آن را به کانون اصلی تبدیل کند.
کاهش اتکای ما به سوخت های فسیلی به معنای روی آوردن به سوخت های زیستی و مواد شیمیایی مشتق شده از گیاهان است. اما تولید آنها با هزینه مقرون به صرفه از گیاهان و سایر مواد آلی - که در مجموع به آنها زیست توده گفته می شود - یک چالش مهندسی عمده است. بیشتر زیست توده ها به شکل گیاهان غیرخوراکی مانند درختان، علف ها و جلبک ها هستند که حاوی قندهایی هستند که می توانند برای تولید سوخت تخمیر شوند.اما زیست توده همچنین حاوی لیگنین است، یک پلیمر آلی حجیم و پیچیده که چوب، پوست را پر می کند و به طور کلی به گیاهان استحکام می بخشد. از آنجایی که پردازش آن دشوار است، لیگنین معمولاً در طول پردازش سوخت زیستی دور ریخته می شود. دانشمندان EPFL اکنون با افزودن یک ماده شیمیایی رایج، لیگنین را از یک ماده مزاحم به منبع مهم سوخت زیستی تبدیل کرده‌اند و تا 80 درصد آن را به مولکول‌های ارزشمند برای سوخت زیستی و پلاستیک تبدیل می‌کنند. روش ثبت اختراع، که می تواند تا سطوح صنعتی مقیاس شود، در Science منتشر شده است.
پیچیده، اما پر انرژی
لیگنین یک بیوپلیمر بسیار پیچیده است که دیواره سختی را که هر سلول گیاهی را احاطه کرده است پر می کند. در واقع، لیگنین تقریباً یک سوم زیست توده گیاهی را تشکیل می دهد و ساختار مولکولی آن به آن چگالی انرژی 30 درصد بیشتر از قندهایی می دهد که به طور سنتی به سوخت زیستی تبدیل می شوند. مشکل اینجاست که استخراج و تبدیل لیگنین دشوار است. به دلیل ناپایداری آن، لیگنین معمولاً به سرعت در طول استخراج آن از بین می رود و اکثر محققان نتوانسته اند به طور موثر آن را برای ارتقاء به سوخت یا مواد شیمیایی تجزیه کنند.
اکنون، یک تیم بین المللی از محققان به رهبری جرمی لوترباخر در EPFL، نشان داده اند که می توانند به راحتی لیگنین را به سادگی با افزودن ماده شیمیایی فرمالدئید به فرآیند تجزیه کنند. فرمالدئید یکی از پرکاربردترین مواد شیمیایی در صنعت است و تولید آن ساده و ارزان است. محققان دریافتند که فرمالدئید لیگنین را تثبیت می کند و از تجزیه آن جلوگیری می کند و منجر به بازده بالای بلوک های ساختمانی می شود که می توانند برای جایگزینی مواد پتروشیمی استفاده شوند. این بازده 3-7 برابر بیشتر از لیگنین بدون فرمالدئید بود.
افزایش مقیاس
جرمی لوترباخر، که در سال 2014 به دلیل توسعه روشی برای استخراج قند از گیاهان به صورت ایمن و ارزان (همچنین در Science منتشر شده) شناخته شد، می‌گوید: «بسته به چوب مورد استفاده ما بین 50 تا 80 درصد دریافت می‌کنیم. شیمی نسبتاً ساده است؛ چالش واقعی در واقع یافتن سرمایه‌گذاران برای تأسیسات آزمایشی برای نشان دادن این موضوع است.او می‌گوید: «بازار برای انرژی پایدار عمدتاً به دلیل حمایت‌های سیاسی متناقض و قیمت‌های انرژی متفاوت است. سرمایه‌گذاران برای چنین پلت‌فرم‌های نوآورانه‌ای در بازاری نامطمئن به سختی به دست می‌آیند، به‌ویژه با توجه به رقابت سوخت‌های فسیلی تثبیت‌شده.
لوترباخر می گوید: «این فناوری واقعاً خوب به نظر می رسد. "اگر تشکیلات سیاسی جهانی پیامی ثابت در مورد دور شدن از سوخت‌های فسیلی ارسال می‌کرد، سرمایه‌گذاران توجه می‌کردند. اما من فکر می‌کنم سوئیس مکانی عالی برای شروع است. سوئیسی‌ها حامیان سرسخت انرژی پاک بوده‌اند و می‌توانند به نمایش فناوری‌های جدید کمک کنند. و بنابراین من نسبت به آینده کاملاً خوشبین هستم."
