Biomasa Energía Renovable Estados Unidos

La investigación descubre un posible método de refinación sostenible para la lignina


La lignina, utilizada como un recurso renovable para producir productos de alto valor, ha presentado desafíos tanto de producción como económicos para las operaciones de biorrefinería.


Texas A&M University

Sin embargo, un científico de Texas A&M AgriLife Research sugiere el uso de un método de extracción, además de otros procesos de refinación para producir múltiples flujos de lignina .

El Dr. Joshua Yuan, presidente de Biología Sintética y Productos Renovables en la Universidad de Texas A&M, ha publicado sus resultados de investigación en Green Chemistry , la revista revisada por pares de la Royal Society of Chemistry.

La biorrefinería sostenible depende en gran medida de la generación de productos de valor agregado, particularmente a partir de la lignina. A pesar de los esfuerzos considerables, la producción de bioproductos de lignina fungibles aún se ve obstaculizada por el pobre fraccionamiento y la baja reactividad de la lignina, según el artículo de la revista, que aparece en la portada.

Yuan propone el uso de la extracción con disolventes orgánicos selectivos, también conocido como SOFA, un proceso que utiliza diferentes condiciones, como el pH y la temperatura, para obtener lignina con una química diferente.

«Este proceso se utiliza para que se puedan producir una variedad de partículas de lignina con diferentes características», dijo. «Esto permitirá una funcionalidad diferente. Es una consideración importante para aplicaciones como la administración de medicamentos y los nanocompuestos».

Como resultado, dijo, adaptar la química de la lignina utilizando SOFA proporciona un medio sostenible para actualizar la lignina de bajo valor y, por lo tanto, contribuye a la rentabilidad de las biorrefinerías.

«La biomasa lignocelulósica se puede utilizar para producir biocombustibles de segunda generación, o biocombustibles avanzados, que serán una solución sostenible y alternativa al combustible fósil tradicional», dijo Yuan. «Básicamente, el sorgo y la hierba de césped se pueden cultivar para reparar el dióxido de carbono y transformarse en etanol como combustible.

«Teniendo en cuenta el alto rendimiento del sorgo energético, la caña de energía y otras materias primas, la productividad por acre es mucho mayor que la del etanol de maíz. Esto reducirá el balance de carbono y mejorará la producción de energía de los biocombustibles. Para las materias primas perennes como la hierba de césped y la caña de energía, también Promueve la conservación del suelo y el agua, así como la biodiversidad «.

Yuan dijo que el problema es que la lignina es el desperdicio en este proceso de biorrefinería, que tiene un impacto negativo en la economía y la sostenibilidad de la biorrefinería. Dijo que la utilización de lignina para productos de alto valor mejorará significativamente la rentabilidad y la sostenibilidad de la biorrefinería.

«La nanopartícula de lignina es un producto de alto valor que podría lograr esto, cuando se usa para productos a granel como fertilizantes de liberación lenta», dijo. «Otro aspecto muy importante es que la lignina generalmente se considera segura y biocompatible. Y la nanopartícula de lignina se puede usar para la administración de fármacos».

Yuan dijo que uno de los desafíos más importantes en la biorrefinería, específicamente la biorrefinería lignocelulósica, es utilizar lignina para productos de alto valor, dijo Yuan.

«La mayor parte de la configuración actual de la biorrefinería se centra en el etanol como producto único, lo que aporta un valor limitado a la producción», dijo. «Si nos fijamos en la biorrefinería de etanol de maíz, tienen granos de destilería y aceite de maíz como subproductos para agregar valor, de modo que la refinería pueda ganar dinero. De la misma manera, la industria de biorrefinería de petróleo utiliza cada bit de materia prima para producir diferentes ( preferiblemente productos de mayor valor).

«La biorrefinería lignocelulósica necesita utilizar materia prima completa para producir diferentes productos y, si es posible, productos de alto valor, para que la refinería sea económicamente viable. Esto requiere nuevos procesos de biorrefinería como SOFA».

Yuan dijo que la pared celular de una planta tiene tres componentes principales: celulosa, hemicelulosa y lignina. Tanto la celulosa como la hemicelulosa son a base de azúcar y pueden usarse para la fermentación de etanol.

«Pero la lignina es un polímero aromático, y debemos encontrar un buen uso para él. Este documento proporciona una de las soluciones. Mi laboratorio se ha centrado en esto y hemos desarrollado rutas para producir fibra de carbono de alta calidad, nanopartículas, aglutinante asfáltico. Modificador, bioplásticos y biodiesel de lignina. Esta investigación fue apoyada por la Oficina de Tecnología de Bioenergía de Energía del Departamento de Energía «.

Más información: Zhi-Hua Liu et al. Definición de las propiedades de las nanopartículas de lignina a través de la reactividad de la lignina adaptada por el enfoque de fragmentación organosolv secuencial (SOFA), Green Chemistry (2018). DOI: 10.1039 / C8GC03290D 

Referencia de la revista: Green Chemistry  

Proporcionado por: Texas A&M University

Información de: phys.org


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