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  對(duì)于自然界中大量生長的草類與樹木，科學(xué)家希望能將其以廉價(jià)的方式轉(zhuǎn)化為石油或者實(shí)用的化學(xué)原料。近日，一項(xiàng)最新研究利用廉價(jià)金屬催化劑，將芒草轉(zhuǎn)化為有用的芳香族化合物。這項(xiàng)工作發(fā)表在最新一期的ACS Sustainable Chemistry & Engineering上。

  一直以來，將植物中的物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化就很困難。這是因?yàn)橹参镏杏写罅康哪举|(zhì)素，木質(zhì)素是一種堅(jiān)硬的多酚類天然高分子，而它的成分極其復(fù)雜并且難以降解。去年，Purdue University 的 Mahdi M. Abu-Omar領(lǐng)導(dǎo)的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)使用一種鈀-鋅催化劑，可將白楊木中的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為兩種重要的酚類物質(zhì)，效率可達(dá)到50%。

  其實(shí)早在2014年，Mahdi M. Abu-Omar就成立了一家公司Spero Energy來開發(fā)相關(guān)的技術(shù)。但是要使這個(gè)化學(xué)轉(zhuǎn)化過程成本更低、更加環(huán)保，他們必須要找到一種更廉價(jià)、更易得的催化劑。所以這次，他們盯上的另一種金屬——鎳。

  在最新的這項(xiàng)研究中，他們先將芒草磨碎并加入甲醇，將負(fù)載在活性炭上的鎳催化劑引入。隨后，將反應(yīng)溫度提高到225度。此時(shí)，木質(zhì)素的高分子鏈降解為更短且可溶的成分。這些成分與催化劑接觸被轉(zhuǎn)化為有用的芳香族化合物，效率高達(dá)68%。

  當(dāng)然，植物體內(nèi)不僅僅只有木質(zhì)素。上述反應(yīng)結(jié)束后，植物體內(nèi)的大量多糖類物質(zhì)會(huì)保留下來。隨后，研究者引入鐵金屬催化劑，可將多糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為糠醛、乙酰丙酸等重要工業(yè)化學(xué)品。

  關(guān)于可再生資源的研究方興未艾，即便其產(chǎn)品與石油工業(yè)產(chǎn)品相比價(jià)格更高，但是這些技術(shù)革新用擲地有聲的研究結(jié)果告訴我們，生物煉制方案是可行的。

參考文獻(xiàn)：

Luo,H.;Klein,I.M.;Jiang,Y.;Zhu,H.;Liu,B.;Kenttämaa,H.I.;Abu-Omar, M.M.,Total Utilization of Miscanthus Biomass, Lignin and Carbohydrates, Using Earth Abundant Nickel Catalyst. ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2016. DOI:10.1021/acssuschemeng.5b01776

Parsell,T.;Yohe,S.;Degenstein,J.;Jarrell,T.;Klein,I.;Gencer,E.; Hewetson,B.;Hurt,M.;Kim,J.I.;Choudhari,H.;Saha,B.;Meilan,R.;Mosier,N.;Ribeiro,F.;Delgass,W.N.;Chapple,C.;Kenttamaa,H.I.;Agrawal,R.;Abu-Omar,M.M.,A synergistic biorefinery based on catalytic conversion of lignin prior to cellulose starting from lignocellulosic biomass. Green Chemistry 2015, 17 (3), 1492-1499.