В мире химии происходит маленькая великая революция, и ее эпицентром является лаборатория Университета Висконсин-Мэдисон. Здесь группа ученых сделала открытие, которое может навсегда изменить способ производства обезболивающих (и не только), топлива и множества других необходимых продуктов. Их интуиция? Используйте древесину деревьев, особенно тополя, как сырье для получения очень ценных веществ, таких как парацетамол.
Это еще не все: их инновационный химический процесс также позволяет получать из древесины красители, клеи, биоразлагаемые пластмассы и многое другое. Прорыв, который обещает сделать эти продукты более дешевыми, экологически чистыми и менее зависимыми от нефти. И это могло бы дать новую жизнь производству биотоплива, сделав его, наконец, конкурентоспособным по сравнению с ископаемым топливом.
От нефти до тополя: новый источник парацетамола
Парацетамол, также известный как ацетаминофен, является одним из наиболее используемых препаратов в мире. Его глобальная рыночная стоимость составляет около 130 миллионов долларов в год. Он является действующим веществом, лежащим в основе широко распространенных препаратов, таких как Тачипирин, Эффералган, Тачифлю, Зеринол, Необороциллин и за рубежом Тайленол.
С момента своего появления (в начале 900-х годов) этот препарат традиционно производился из каменноугольной смолы или производных нефти. в 2019, первый сигнал: Стивен Карлен e Джон Ральф, соответственно, исследователь и профессор биохимии в Университете Висконсин-Мэдисон, показал, как парацетамол можно получить из соединения, присутствующего в тополях, с помощью известной химической реакции.
Теперь команда Карлена усовершенствовала процесс производства парацетамола и других обезболивающих, пигментов, тканей и биоразлагаемых пластиков с совокупной рыночной стоимостью более 1,5 миллиардов евро. Я дам ссылку на поиск здесь.
Портфель продуктов, который, по мнению Карлена, мог бы поддержать десятки небольших биоперерабатывающих заводов, переходящих в более крупные центры, не перенасыщая рынок.
И снова лигнин — главный герой: кладезь драгоценных соединений
Ключом к этой инновации является лигнин, часть клеточной стенки, которая связывает растительные сахара и обеспечивает структуру. Лигнин, уже изучен для производства революционных аккумуляторов, богат ценными ароматическими соединениями, которые могут заменить многие нефтехимические продукты и обеспечить биоперерабатывающие заводы дополнительными потоками доходов, чтобы сделать топливо на растительной основе конкурентоспособным по стоимости.
Соревнование? Разбейте сложную и нерегулярную цепочку молекул на полезные компоненты. И теперь мы обнаружили, что п-гидроксибензоат (pHB), парацетамолоподобное соединение, обнаруженное в лигнине тополя, относительно легко получить химической обработкой.
Из дерева обезболивающие и возможности
Хотя первоначальное открытие показало, что химически возможно преобразовать pHB в парацетамол, верно также и то, что этот процесс не превратил достаточное количество сырья в конечный продукт.
Теперь исследователь Виталий Тимохин обнаружили, что обработка биомассы тополя другим (и более дешевым) методом превращает почти весь pHB в другое химическое вещество, которое затем можно преобразовать в ацетаминофен или менее ценную молекулу для других применений.
Вы можете производить обезболивающие, красители, такие как черные чернила, полимеры, которые можно использовать в тканях или материалах, превращать их в клеи и тому подобное. У него огромный рынок и большая ценность.
Перерабатывая непрореагировавший продукт через реактор непрерывного действия, ученые им удалось превратить 90% сырья в парацетамол, который они извлекли, используя более экономичный метод, чем традиционные методы очистки. Карлен говорит, что можно будет получить доходность до 99%.
Процесс получения обезболивающих и не только из тополей: зеленый и промышленно пригодный
Этот процесс в основном основан на воде, использует экологически чистые растворители и является непрерывным, а не периодическим, что делает его идеальным для промышленного применения. По этой причине сейчас он уже находится в процессе патентования Фонда исследований выпускников Висконсина, некоммерческой организации, которая коммерциализирует университетские открытия для поддержки текущих исследований.
Что это значит? Это означает, что вскоре мы можем стать свидетелями рождения нового поколения небольших биоперерабатывающих заводов, способных перерабатывать древесину во множество ценных продуктов, создавая новые рабочие места и экономические возможности, особенно в сельских и лесных районах.
Обезболивающие в центре нового, хрупкого зеленого баланса
Тополь – это дерево с особыми характеристиками, которые делают его центром многих применений. От текстильных волокон до мебели, от древесной массы до улавливания CO2. Он вырастает на один метр в год, может быстро вращаться, и мы не рискуем ускорить вырубку лесов, используя его также для обезболивающих.
Конечно, путь еще долгий и не без препятствий. Инвестиции, дальновидная политика и сотрудничество между исследованиями, промышленностью и правительством потребуются, чтобы превратить это многообещающее открытие в широко распространенную реальность, доступную для всех.
Шаг, предпринятый исследователями из Университета Висконсин-Мэдисон, кажется, указывает в правильном направлении: в мир, в котором зеленая химия больше не является исключением, а правилом. И будет боль за нефть.
