리그닌 분리 방법으로 재생 가능한 물질의 수익성을 높일 수 있습니다

워싱턴주 리치랜드 – 리그닌을 추출하는 새로운 방법은 밀짚을 금으로 만드는 데 도움이 될 수 있습니다. 새로운 방법을 사용하여 생산된 리그닌은 색상 중립적이고 무취이며 균질했으며, 이는 이 탄소 중립 소재를 고부가가치 제품 개발에 더욱 실용적인 후보로 만들 수 있는 발전이었습니다.

Proceedings of the National Academy of Sciences에 보고된 바에 따르면, 워싱턴 주립대학교 연구진은 밀짚에서 최대 98%의 순도와 최대 93%의 리그닌을 추출하여 균일한 방식으로 상당한 양의 물질을 생산하여 업계에 더욱 매력적으로 만들 수 있다고 보고했습니다. 사용.

이번 연구를 이끈 WSU 유전자 및 린다 보이랜드 화학공학 및 생명공학부 교수인 Xiao Zhang은 “이 방법을 사용하면 식물 재료에서 리그닌을 원래의 형태로 높은 수율로 추출할 수 있습니다.”라고 말했습니다. "우리는 색 중립적이고 무취인 리그닌을 만드는 것이 가능하다는 것을 업계에 입증할 수 있었으며, 응용 분야 평가를 시작하기 위해 상당한 양의 재료를 만들 수 있습니다."

리그닌은 두 번째로 풍부한 재생 가능한 탄소원으로 지구상 비화석연료 기반 탄소의 약 30%를 차지합니다. 이는 세포벽을 형성하고 식물에 강성을 제공하는 모든 관다발 식물에 있습니다. 리그닌은 나무를 서게 하고 야채에 견고함을 부여하며 나무 무게의 약 20~35%를 차지합니다. 이 물질은 바이오 기반 물질과 연료의 전구체로서 큰 가능성을 갖고 있지만 식물에서 추출하기가 매우 어렵기로 악명이 높습니다.

물질은 일반적으로 제지 및 바이오정제 과정에서 분리되지만 이러한 공정은 종종 리그닌의 화학적, 물리적 특성을 오염시키고 크게 변경하여 그 가치를 감소시킵니다. 따라서 대부분의 리그닌은 연료와 전기를 생산하기 위해 연소되거나 시멘트 첨가제나 동물 사료의 결합제와 같은 저가 제품에 사용됩니다. 보다 균질한 리그닌 생산은 석유 유래 플라스틱 및 폴리머를 대체할 고부가가치 소재 개발을 추구할 수 있는 기회를 제공합니다.

“그 이질성 때문에 리그닌은 수세기에 걸친 노력에도 불구하고 귀중한 물질로 사용될 수 없습니다.”라고 Pacific Northwest National Laboratory와 공동 임명을 맡은 Zhang은 말했습니다. “'리그닌으로 돈을 제외하고는 무엇이든 만들 수 있다'는 속담이 있었습니다. 분자에는 이질성이 너무 많아서 누구도 확실하게 무언가를 만들어낼 수 없습니다.”

연구진은 연구에서 용매를 사용하여 밀짚에서 리그닌을 분리했으며 주요 특성을 보존하고 제어할 수 있었으며 일관된 분자량을 가진 보다 균일한 분자를 생성하여 산업에 더 유용하게 만들었습니다. 추출된 리그닌은 연한 색상을 띠고 있어 자연에 존재하는 리그닌에 가깝습니다.

리그닌은 전자가 풍부한 화합물이기 때문에 용매에 대한 강한 친화력을 갖고 있으며, 전자 상호 작용을 통해 연구자들은 최소한의 화학 반응으로 리그닌을 추출할 수 있었으며, 이는 화학적 분리에서 쉽게 손상되는 천연 분자 구조를 보호했습니다.

WSU의 상업화 사무국은 임시 특허를 제출했으며 이 기술의 규모 확대 및 최종 상업화를 위해 연구원들을 지원할 것입니다. 산업 응용 분야에서 보다 실용적으로 만들기 위해 연구팀은 긴 처리 시간과 필요한 정제 화학 물질의 양을 줄이기 위해 노력하고 있습니다. 이 작업은 PNNL의 계산 과학자인 Edoardo Apra와 ​​녹스빌에 있는 테네시 대학의 Art Ragauskas 교수와 공동으로 수행되었습니다. 이는 국립과학재단(National Science Foundation)과 미국 농무부 국립식량농업연구소(National Institute of Food and Agriculture), WSU의 상업화 격차 기금(Commercialization Gap Fund)의 지원을 받았습니다.