En cada planta, desde los árboles hasta los cultivos, existe una sustancia que forma su madera o tallos, fibra y paredes celulares. Esta sustancia es un polímero natural complejo llamado lignina, y es la segunda fuente de carbono renovable más grandeen el planeta después de la celulosa.
Esta abundancia natural ha suscitado un gran interés por parte de la comunidad investigadora para convertir químicamente la lignina en biocombustibles. Y si la vida vegetal realmente mantiene los componentes básicos de los combustibles renovables, parece que estamos literalmente rodeados de fuentes de energía potenciales en todas partes donde crece el verde.
Pero desenredar las complejas cadenas de estos polímeros en componentes, que pueden ser útiles para combustible líquido y otras aplicaciones que van desde productos farmacéuticos hasta plásticos, ha presentado un desafío continuo para la ciencia y la industria.
Actualmente hay dos formas comunes de procesar la lignina. Una requiere un ácido más calor alto, y la otra es pirólisis, o tratamiento con calor alto en ausencia de oxígeno. Además de ser métodos de procesamiento que consumen energía, los resultados son menores queóptimo.
"Terminas con moléculas individuales que son inestables y reactivas, y se vuelven a polimerizar fácilmente. Realmente es un desastre horrible", explica Igor Slowing, experto en catálisis heterogénea en el Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU."Necesitamos poder deconstruir la lignina de una manera que sea económicamente viable y en componentes estables y fácilmente útiles".
Slow y otros científicos del Laboratorio Ames están trabajando para alcanzar ese objetivo de comercialización, experimentando con reacciones químicas que descomponen los modelos de lignina a bajas temperaturas y presiones. Ya se conocen formas de recuperar subproductos útiles de la lignina mediante la adición de un proceso de estabilizaciónPero Slowing y su equipo de investigación llevaron los procesos de descomposición y estabilización más allá, al combinar los dos en un catalizador multifuncional, usando ceria modificada con fosfato.
"Nuestro proceso hace la ruptura de material similar a la lignina y la estabilización en un solo paso en condiciones muy suaves", dijo Slowing. "Lo interesante es que, aunque hay dos tipos diferentes de procesos químicos que ocurren en un solo material,parecen funcionar sinérgicamente y pueden hacerlo a una temperatura más baja ".
En otro experimento, el equipo de investigación de Slowing pudo procesar un material relacionado, el fenol, en precursores industriales útiles para la producción de nylon. Este trabajo utilizó un catalizador hecho de ceria y paladio dopado con sodio, lo que aumentó significativamente la reactividad del proceso.También eliminaron el uso de hidrógeno, que se produce a partir del tratamiento con vapor del gas natural, y en su lugar utilizaron un proceso de hidrogenación a base de alcohol que conserva la energía.
La investigación continúa. "Ambos resultados fueron muy prometedores, y nuestro próximo paso es combinar los dos experimentos en uno, y lograr la deconstrucción de lignina usando hidrógeno de una fuente renovable", dijo Slowing.
"El Laboratorio Ames está idealmente situado para este tipo de investigación", dijo Slowing. "Podemos colaborar con expertos en varias áreas, incluyendo química catalítica, experimentación de alto rendimiento, espectroscopía, análisis tecnoeconómico; y en asociación con nuestro contratista Iowa StateUniversidad, también podemos seleccionar y cultivar las mejores materias primas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Ames . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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