Учёные получили адипиновую кислоту для нейлона из лигнина древесных отходов

Биоотходы стали сырьем для производства нейлона: прорыв в «зеленой» химии

Исследователи представили технологию, способную превратить миллионы тонн отходов деревообработки и биотопливной промышленности в ценное сырье для синтетических волокон. В основе метода лежит переработка лигнина — природного полимера, который ранее считался малопригодным для высокотехнологичного использования. Результаты работы опубликованы в научном журнале Nature.

Как отходы становятся компонентом нейлона

Лигнин, придающий прочность клеткам растений, ежегодно накапливается в объеме миллионов тонн как побочный продукт при производстве бумаги и биотоплива. До сих пор основная масса этого материала либо сжигалась как низкокалорийное топливо, либо отправлялась на свалки. Новая гибридная система позволяет извлечь из лигнина адипиновую кислоту — ключевой компонент для синтеза нейлона.

Процесс включает несколько этапов:

• Измельчение и экстракция. Из древесины выделяют лигнин, получая масло с ароматическими соединениями.
• Химическая обработка. В реакторе удаляют кислородсодержащие группы, превращая массу в водорастворимые ароматические кислоты.
• Биоконверсия. Модифицированная бактерия Pseudomonas putida перерабатывает кислоты в муконолактон.
• Финальный синтез. Муконолактон химическим путем конвертируют в чистую адипиновую кислоту.

Эффективность и перспективы масштабирования

В лабораторных экспериментах выход целевого продукта составил 26% от массы исходного лигнина. По расчетам разработчиков, после оптимизации технологии этот показатель может достигнуть 57%. Для сравнения: существующие методы переработки лигнина обеспечивают выход не более 20%, при этом образуются сложные смеси веществ, трудно поддающиеся очистке.

Систему протестировали на трех видах древесины — тополе, сосне и березе. Во всех случаях технология продемонстрировала стабильные результаты, что подтверждает ее пригодность для работы с различными источниками сырья в промышленных масштабах.

Снижение углеродного следа

Традиционное производство нейлона критически зависит от ископаемого топлива и требует значительных энергетических затрат. Внедрение нового подхода позволяет одновременно решить две задачи: уменьшить углеродный след при выпуске синтетических материалов и сократить объемы отходов биомассы, которые сегодня загрязняют окружающую среду.

По материалам: iXBT