Учёные нашли способ превратить один из самых трудных для переработки отходов растительного происхождения — лигнин — в полезные продукты с помощью обычного света. Новая технология, разработанная в Университете Аликанте (Испания) совместно с Политехническим университетом Валенсии, открывает путь к по-настоящему зелёным материалам и снижает зависимость химической промышленности от ископаемого топлива.
Лигнин — это сложный полимер, который составляет до 30% массы растений. Он придаёт древесине прочность, но из-за своей запутанной структуры долго оставался «проблемным» отходом биоперерабатывающих производств. Традиционные методы дают неоднородную смесь веществ, которую сложно разделить.
Испанские исследователи создали фотокатализатор на основе антрахинона — доступного и стабильного материала. Под действием ультрафиолетового света он избирательно разрывает наиболее распространённые связи в лигнине. Процесс проходит в проточном реакторе, что позволяет вести его непрерывно и масштабировать.
«Мы превращаем лигнин в ценные продукты, используя только свет и обычные условия, — объяснил руководитель исследования доктор Нестор Гуихарро (Néstor Guijarro). — Это полностью безотходная технология».
Что получается на выходе
Главный продукт — ванилин, тот самый аромат ванили, который широко используется в пищевой промышленности, косметике и химии. Учёным удалось достичь рекордной массовой доли — 7,1%, что соответствует 94% всех доступных ароматических мономеров.
Оставшиеся фрагменты лигнина впервые применили как биоразлагаемые пластификаторы. Их добавляют в полилактид (PLA) — популярный биополимер. Результат впечатляет: материал становится гибче, прочнее, приобретает эффект памяти формы и отлично подходит для 3D-печати.
Чтобы доказать практическую ценность, команда напечатала полностью функциональный чехол для смартфона. По прочности и свойствам он не уступает обычному пластику, но при этом полностью биоразлагаемый.
Технология решает сразу несколько задач: утилизирует сложные растительные отходы, производит востребованные вещества и создаёт экологичные материалы. Она вписывается в стратегию «зелёного перехода» Европы и принципы циркулярной экономики.
«Мы превратили побочный продукт в высокопроизводительные пластификаторы, которые придают PLA новые удивительные свойства», — отметил профессор Рафаэль Баларт (Rafael Balart) из Политехнического университета Валенсии.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
