リグニン分離法は再生可能材料を収益性の高いものにする可能性がある

ワシントン州リッチランド – リグニンを抽出する新しい方法は、小麦わらを金に紡ぐのに役立つ可能性があります。 新しい方法を使用して製造されたリグニンは、色が中性、無臭、均質であり、この進歩により、このカーボンニュートラルな材料が高価値製品の開発のためのより実行可能な候補となる可能性があります。

米国科学アカデミー紀要での報告によると、ワシントン州立大学の研究者らは、小麦わらから最大93％のリグニンを最大98％の純度で抽出し、均一な方法で大量の材料を生産し、産業にとってより魅力的なものにすることができたと報告しています。使用。

「この方法により、植物材料から自然な形で高収率でリグニンを抽出することができます」と、この研究を主導したWSUジーン・アンド・リンダ・ヴォイランド化学工学・生物工学大学院のシャオ・チャン教授は述べた。 「私たちは、無色で無臭のリグニンを製造できることを業界に実証することができ、その用途の評価を開始するためにかなりの量の材料を製造できるようになりました。」

リグニンは 2 番目に豊富な再生可能な炭素源であり、地球上の非化石燃料ベースの炭素の約 30% を占めています。 それはすべての維管束植物に含まれており、そこで細胞壁を形成し、植物に剛性を与えます。 リグニンは木を立たせ、野菜にハリを与え、木の重量の約20%〜35%を占めます。 この物質はバイオベースの材料や燃料の前駆体として大きな期待を集めていますが、植物から抽出することが難しいことでも知られています。

この材料は通常、製紙や生物精製中に分離されますが、これらのプロセスではしばしば汚染が生じ、リグニンの化学的および物理的特性が大幅に変化し、その価値が低下します。 そのため、ほとんどのリグニンは燃料や電気を生成するために燃焼されるか、セメント添加剤や動物飼料のバインダーなどの低価値製品に使用されます。 より均質なリグニンを生成することにより、石油由来のプラスチックやポリマーに代わる高価値の材料開発を追求する機会が得られます。

「リグニンはその不均一性のため、何世紀にもわたる努力にもかかわらず、貴重な材料として使用することはできません」と、パシフィック・ノースウェスト国立研究所と兼任の張氏は述べた。 「『リグニンからお金以外のものは何でも作れる』と言われてきました。 分子には不均一性が非常に多く、誰もそれを確実に作り出すことはできません。」

研究者らは、研究の中で、溶媒を使用して小麦わらからリグニンを分離し、その重要な特性を保存および制御することができ、分子量が一定で、産業にとってより有用なものとなる、より均一な分子を生成することができた。 抽出されたリグニンは明るい色で、自然界に存在するリグニンに似ていました。

リグニンは電子が豊富な化合物であるため、溶媒に対する強い親和性があり、電子相互作用により研究者らは最小限の化学反応でリグニンを抽出することができ、化学分離で容易に損傷してしまうことが多いリグニンの自然な分子構造が保護されました。

WSU の商業化局は暫定特許を申請しており、この技術の規模拡大と最終的な商業化に向けて研究者を支援する予定です。 産業用途での実用性を高めるために、研究チームは、長い処理時間と必要な精製化学物質の量を減らすことに取り組んでいます。 この研究は、PNNL の計算科学者である Edardo Apra 氏と、テネシー大学ノックスビル校の Art Ragauskas 教授と共同で行われました。 これは、米国科学財団、米国農務省国立食糧農業研究所、および WSU の商業化ギャップ基金によって支援されました。