زیست تودهفراوری لیگنوسلولوز

روشی نوین در پالایش پایدار لیگنین

لیگنین، به‌عنوان یک منبع تجدیدپذیر مورد استفاده در تولید محصولات ارزشمند، چالش‌های تولیدی و اقتصادی برای عملیات پالایشگاه‌زیستی ارائه می‌دهد. دکتر جاشوا یوآن (Dr. Joshua Yuan) -استاد و رئیس بخش زیست‌شناسی مصنوعی و محصولات تجدیدپذیر دانشگاه A&M تگزاس- استفاده از روشی استخراجی را افزون‌بر سایر فرایندهای پالایش برای تولید رشته‌های چندگانه لیگنین پیشنهاد و یافته‌های تحقیقاتی خود را در زمینه شیمی سبز منتشر کرده است.


پالایشگاه‌زیستی پایدار به‌شدت به تولید محصولات با ارزش افزوده، به‌ویژه از لیگنین وابسته است. علی‌رغم تلاش‌های بسیار و بر اساس مقاله انتشار یافته، تولید محصولات زیستی جایگزین‌پذیر لیگنین با توجه به تفکیک ضعیف و واکنش‌پذیری اندک لیگنین، هنوز با موانعی روبرو بوده و به تعویق افتاده است.

یوآن استفاده از استخراج گزینشی حلال آلی، موسوم به SOFA را پیشنهاد می‌کند. فرایندی که از شرایط مختلفی نظیر پی‌‌هاش و دما برای استخراج لیگنین با شیمی متفاوت، استفاده می‌کند. این فرایند به‌گونه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد که ذرات لیگنین متنوعی با ویژگی‌های مختلف تولید و باعث قابلیت‌های مختلف خواهد شد. این امر برای کاربردهایی نظیر دارورسانی و نانوکامپوزیت‌ها حائز اهمیت است.

تطبیق شیمی لیگنین با استفاده از SOFA، ابزاری پایدار برای بهسازی لیگنین کم‌ارزش فراهم می‌سازد و از این طریق به سودآوری پالایشگاه‌های زیستی کمک می‌کند. زیست‌توده لیگنوسلولزی می‌تواند برای تولید سوخت‌زیستی نسل دوم یا سوخت‌زیستی پیشرفته مورد استفاده قرار گیرد که راه‌حلی پایدار و جایگزین برای سوخت‌های فسیلی سنتی خواهد بود.

با توجه به درصد بالای انرژی ذرت خوشه‌ای (sorghum)، انرژی نیشکر (Energy cane) –نیشکر اصلاح شده ژنتیکی با درصد فیبر بالاتر- و دیگر مواد خام، بهره‌وری در هر آکر (acre)، بسیار بالاتر از اتانول ذرت است. این باعث کاهش توازن کربن و بهبود انرژی خروجی سوخت‌زیستی خواهد شد. برای مواد خام چند ساله مانند پانیکوم‌ویرگاتوم (switchgrass) و انرژی نیشکر سبب بهبود حفاظت از خاک، آب و تنوع زیستی می‌شود. همچنین آنها می‌توانند برای تثبیت دی‌اکسیدکربن و تولید اتانول برای سوخت، پرورش یابند.

مشکل نقش لیگنین به‌عنوان پسماند در فرایند پالایشگاه‌زیستی و تأثیر منفی است که بر اقتصاد و پایداری پالایشگاه‌زیستی اثر می‌گذارد. به‌کارگیری لیگنین برای محصولات ارزشمند، سبب بهبود قابل‌توجه پایداری و سودمندی هزینه در پالایشگاه‌زیستی خواهد شد. نانوذرات لیگنین به‌هنگام استفاده برای محصولات فله مانند کود آهسته- رهش، محصولی ارزشمند به‌شمار می‌آیند. از دیگر جنبه‌های بسیار مهم، ایمنی و زیست‌سازگاری لیگنین است.

از مهمترین چالش‌های موجود در پالایشگاه‌زیستی -به‌ویژه پالایشگاه‌زیستی لیگنوسلولزی- استفاده از لیگنین برای محصولات بسیار ارزشمند است. نمایه اکثر پالایشگاه‌های زیستی فعلی بر اتانول به‌عنوان تنها محصول با مقدار محدود در تولید، تمرکز دارند. با بررسی پالایشگاه‌زیستی اتانول ذرت درمی‌یابید که آن‌ها دارای دستگاه‌های تقطیر دانه‌ بوده و روغن ذرت به‌عنوان محصول جانبی سبب کسب سودآوری پالایشگاه می‌‌شود.

پالایشگاه‌زیستی لیگنوسلولزی نیازمند استفاده کامل از مواد خام اولیه برای تولید محصولات مختلف و در صورت امکان، محصولات ارزشمند، به‌منظور ساخت پالایشگاهی امکان‌پذیر از نظر اقتصادی است. این نیازمند فرایندهای جدید پالایشگاه‌زیستی نظیر SOFA است.

دیواره سلول گیاهی دارای سه جزء اصلی است: سلولز، همی‌سلولز و لیگنین. سلولز و همی‌سلولز مبتنی‌ بر شکر هستند و می‌توانند برای تخمیر اتانول مورد استفاده قرار گیرند. اما لیگنین پلیمری آروماتیک و نیازمند زمینه‌ای مناسب است. این مقاله و آزمایشگاه یوآن به ارائه راهکارهایی جهت تولید الیاف کربن با کیفیت بالا، نانوذرات، اصلاح‌گر چسب آسفالت، بیوپلاستیک‌ها و بیودیزل از لیگنین پرداخته‌اند.

توسط
Phys.Org
منبع
Green Chemistry
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نرگس اقبالی

اهل تهران، دانش آموخته کارشناسی ارشد شیمی آلی-پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران. زمینه های پژوهشی مورد علاقه: شیمی دارویی و گیاه داروها، ماشین‌های مولکولی، نانو مواد هدفمند پلیمری و دارویی، شیمی نوری، بیوشیمی

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سـه + شـش =

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن