转变木材废料以实现可持续制造

圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院能源、环境和化学工程副教授马库斯·福斯顿(MarcusFoston)正在探索如何通过将木质素分解成结构类似于含氧碳氢化合物的小分子来增加木质素的价值。这些可再生化学品是许多工业流程和产品的关键组成部分，但它们传统上源自不可再生石油。

Foston与橡树岭国家实验室(ONRL)的中子散射科学家SaiVenkateshPingali合作完成的木质素分解研究于1月17日发表在《可持续化学与工程》杂志上。

“木质素的结构实际上看起来很像我们从石油中获得的结构，”福斯顿说，他也是华盛顿大学先进材料合成生物制造研究中心(SMARC)的主任。“在当前的制造过程中，我们花时间让石油看起来像木质素的元素。相反，我使用催化剂更容易地分解木质素，并产生特定的化学物质。一旦我们能够以我们想要的形式从木质素中生产出化学品，那么我们就可以更有效地利用木质素，木质素是将木材制浆成纸的丰富副产品。”

Foston与ORNL的合作者利用中子散射来研究木质素在高温高压等反应条件下分解过程中如何与溶剂和催化剂相互作用。ORNL的先进设施使研究人员能够实时观察反应过程，以改进催化剂并进一步简化木质素解聚反应系统。福斯顿说，这种直接的分子水平观点至关重要，它可以弄清楚催化剂和木质素在溶液中的行为方式，并确保木质素不会重新凝结成具有科学家无法轻易破坏的键的聚合物。

“在这项研究中，我们特别考虑如何利用生物燃料或造纸过程中产生的大量木质素，并用它来制造可再生化学品，以取代我们目前从石油中获得的一些化学品，”福斯顿说。“更广泛地说，我们正在探索的木质素解聚原理可以用于其他应用。例如，这项研究的相同教训也适用于塑料废物场景，其中一种方法是将塑料废物解构成可用于制造塑料或其他有用产品的小分子。”

“最终，我们希望利用一系列来自石油的化学品，并找出如何以可再生方式生产这些化学品，”福斯顿补充道。“我们对木质素的了解也适用于其他空间。”