Het is een biologisch afbreekbare stof die waarschijnlijk goedkoper kan worden geproduceerd met behulp van micro-organismen dan het synthetiseren van analogen uit aardolie. De grondstof wordt gewonnen uit hout als oudpapierproductie.
Naast cellulose is lignine aanwezig in de weefsels van bomen, struiken en grassen. Het is een driedimensionaal polymeer dat voornamelijk bestaat uit een groot aantal fenylpropaan (C9H10) -moleculen. In moderne fabrieken biedt het mechanische sterkte door cellulosevezels bij elkaar te houden en ook het lichaam en zijn cellen af te dichten.
Het ligninegehalte varieert van 38% in sommige coniferen tot 20% in granen. Het wordt verkregen tijdens de productie van papier en tot 98% ervan wordt onmiddellijk verbrand. De rest wordt verwerkt tot brandstofbriketten of zelfs in de grond begraven. Mensen hebben er geen bruikbaarder gebruik voor bedacht, maar lignine kan ook geen kwaad. De stof is niet giftig, maar leven naast zijn graven is het nog steeds niet waard - het brandt heel goed.
De moeilijkheid om iets nuttigs uit lignine te halen, is de grootte van het molecuul. Het is erg groot en om er aromatische koolwaterstoffen uit te verkrijgen, vergelijkbaar met die waarvan er zoveel in olie zitten, moet het in "stenen" worden gesplitst. Moderne chemie kan het natuurlijk, maar het is moeilijk en duur. Het is veel goedkoper om afgewerkte grondstoffen uit olie te halen.
Een groep wetenschappers van de American University of Wisconsin-Madison probeerde dit probleem op te lossen. Ze gebruikten de bacterie Novosphingobium aromaticivorans, beroemd om hun atypische gastronomische voorkeuren, als assistenten. Oorspronkelijk werden ze geïsoleerd uit de grond, overspoeld met olie, hun studie heeft aangetoond dat ze een verscheidenheid aan aromatische koolwaterstoffen kunnen verwerken voor hun doeleinden. Hun capaciteiten waren voldoende voor lignine.
Om bacteriën aan het bedrijfsleven aan te passen, verwijderden wetenschappers drie genen uit hun genoom, zodat een van de tussenliggende afbraakproducten, het meest geschikt voor mensen, de laatste werd. Na ontvangst stuurt de bacterie het resultaat naar buiten en gaat over naar een nieuwe dosis lignine.
Het eindresultaat van deze studie was een verbinding met de moeilijk uit te spreken naam 2-pyrone-4,6-dicarbonzuur, gelukkig voor ons beter bekend als PDC. Het kan worden gebruikt om iets anders te synthetiseren, of het kan direct worden toegepast. Op dit moment is de totale opbrengst aan PDC 59% van de oorspronkelijke massa lignine, de auteurs zijn van mening dat de technologie kan worden verbeterd.
Promotie video:
Zie een artikel gepubliceerd in Green Chemistry voor details.
Sergey Sysoev
