استفاده از ضایعات زیست‌توده برای تولید پایدار مواد شیمیایی صنعتی
هر ساله بیش از نیم میلیارد تن نفت خام برای تولید مواد شیمیایی و پلاستیک ها استفاده می‌شود. تقاضا برای نفت خام در صنعت پتروشیمی، به شدت در معرض نوسانات قیمت نفت و عدم اطمینان ناشی از وابستگی به یک منبع فسیلی محدود قرار دارد.
محققان در سراسر جهان در تلاش برای یافتن راه‌هایی جهت استفاده از مواد خام مانند ضایعات کشاورزی یا به اصطلاح «زیست‌توده» برای جایگزینی با نفت به منظور تولید مواد شیمیایی صنعتی رایج به عنوان گامی بسوی صنایع شیمیایی پایدارتر هستند.
در سال 2012، مجموعه‌ای به نام A*STAR در سنگاپور دانشمندانی را گرد هم آورد که بر روی تحقیقات مرتبط با مواد خام حاصل از زیست‌توده برای شکل‌دهی برنامه‌ای بنام «زیست‌توده به مواد شیمیایی» (B2C) کار می‌کنند. هدف B2C توسعه یک زنجیره ارزش کامل، از زیست‌توده خام به سمت کالا و مواد شیمیایی خالص است.
منطقه جنوب شرقی آسیا یک منبع غنی از زیست‌توده زائد است (بقایای زائد میوه پالم در فرایند تولید روغن). پژوهشگران بر استفاده از این منبع ارزان و محلی برای تولید مواد شیمیایی پایدار تمرکز کرده‌اند.
در گام اول هدف آنها تبدیل این ضایعات به مواد خام خالص یا مواد شیمیایی اولیه‌ای مانند لاکتیک اسید به عنوان یک منبع تجدیدپذیر بود. بنابراین فرایندی را جهت تبدیل مؤثر ضایعات به لاکتیک اسید با بازده بالا به وسیله هیدرولیز آنزیمی و در ادامه به وسیله تخمیر با استفاده از باکتری‌های ترموفیل توسعه دادند. گام بعدی پایین آوردن هزینه فرایندی در آینده با بهتر کردن پیش‌تیمار و تکنولوژی‌های تخمیر است.
در بخش دیگری از این پروژه پژوهشگران در حال کار بر روی تبدیل لاکتیک اسید به مواد شیمیایی صنعتی متداول مانند آکریلیک اسید هستند که به طور معمول از پروپیلن مبتنی بر نفت تولید می‌شود. آکریلیک اسید یک ماده شیمیایی مهم است که برای تولید پلیمرهای سوپرجاذب، پلاستیک‌ها و لاستیک‌های مصنوعی و همچنین ساخت پوشش‌ها، فرمولاسیون رنگ‌ها و صنایع چرم بکار می‌رود.
بخش مهم فرایند تبدیل لاکتیک اسید به آکریلیک اسید یافتن یک راه موثر برای کاتالیز مرحله هیدروژن زدایی لاکتیک اسید است. محققان این پروژه به وسیله مهندسی ساختار و اصلاح پیشرفته سطح مواد کاتالیستی قادر به افزایش بازده تولید آکریلیک اسید تا بیش از 80 درصد شده‌اند که از تمام عملکردهای گزارش شده برای این واکنش بهتر است.
تا کنون محققان تحت این برنامه فرایندهای بسیار کارامدی را برای تعدادی از واکنش‌های مهم صنعتی توسعه داده‌اند. تمرکز اصلی در این برنامه‌ها افزایش بازده و کاهش هزینه‌ها است که چالش‌های عمده برای استفاده از زیست‌توده در تولید مواد شیمیایی هستند.
ترجمه: محمد رضازاده
