科學(xué)家們公開了一個可將生物質(zhì)廢物木質(zhì)素（lignin）轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵位瘜W(xué)制品的新方法。威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的“綠色化學(xué)”專家Shannon Stahl說，這一創(chuàng)新是朝著用生物可再生材料取代石油為基礎(chǔ)的燃料和化學(xué)制品邁出的重要一步。這一成果發(fā)布在11月2日的《自然》（Nature）雜志上。

    木質(zhì)素是導(dǎo)致樹木和玉米稈粗壯的一種復(fù)合化學(xué)物質(zhì)，在生物圈中它占據(jù)了近30%的有機碳含量。Nature論文的資深作者Stahl指出，木質(zhì)素是造紙工業(yè)的一種廢棄物?！澳举|(zhì)素被當(dāng)做是低價值的燃料燒掉，如果生物燃料將成為現(xiàn)實，我們需要從木質(zhì)素處獲得更多的價值?！?/P>

    木質(zhì)素是一種包含六碳環(huán)鏈（chains of six-carbon rings）的復(fù)合材料。只有木質(zhì)素的這些鏈分解成為個體單位時，這些稱作為“芳烴”（ aromatics）六碳環(huán)才能成為可持續(xù)供應(yīng)的有用化學(xué)制品的基礎(chǔ)成分。

    Stahl說：“木質(zhì)素是唯一包含有芳烴的大體積可再生原料。芳烴可用于制造從塑料汽水瓶、凱夫拉爾纖維到農(nóng)藥和藥物等許多的東西。現(xiàn)在，芳烴幾乎完全來自石油。我們需要找到一種經(jīng)濟的方法將木質(zhì)素轉(zhuǎn)變?yōu)橛懈郊又档牟牧??！?/P>

    不幸的是，木質(zhì)素極難分解為有價值的亞單位，尤其是要以一種節(jié)約成本的方式?！叭藗儾粩嗟靥嵝盐乙痪涔爬系闹V語，‘你可以做任何事情, 但除了用木質(zhì)素賺錢，’”Stahl說。

    今天的研究報告有可能會改變這種觀點。得到威斯康星大學(xué)麥迪遜分校五大湖生物能研究中心（Great Lakes Bioenergy Research Center）的資助，Stahl和同事們在研究工作中證實，通過讓木質(zhì)素接觸氧，隨后在溫和條件下給予弱酸處理，可以獲得高產(chǎn)量的芳烴。
論文的第一作者、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校博士后研究人員Alireza Rahimi說：“氧化步驟可以削弱木質(zhì)素鏈的連接。”去年Rahimi和Stahl報告了初步的氧處理。“隨后的酸會破壞連接。”

    Rahimi說，他探索了許多種不同的方法來分解木質(zhì)素。“例如，利用過氧化氫來起作用，但它分解了一些芳烴產(chǎn)物。”
他們在酸性條件下嘗試了各種不同的金屬，發(fā)現(xiàn)在沒有金屬的情況下酸能夠生成最好的結(jié)果?！跋啾纫酝^察到的，在這些條件下芳烴的產(chǎn)量顯著增加，”Rahimi說。

    參與工業(yè)競爭的所有過程都必須經(jīng)濟節(jié)省，Stahl說在這一過程中避免使用金屬是其中的幾大優(yōu)勢之一?！皽睾偷臈l件，相對低的溫度（110攝氏度/230華氏度）和低壓力，不需要昂貴金屬催化劑，使得它不同于許多其他的方法?！?/P>

    Stahl承認(rèn)，他們從這一過程中獲得的化學(xué)物質(zhì)仍需要接受進一步的處理才會擁有真正的市場價值?！拔覀円呀?jīng)起了個好頭，因為我們知道我們正在生成的主要產(chǎn)品，”Stahl說。

    他指的是合作者、Nature論文共同作者、化學(xué)教授Josh Coon的工作?！澳举|(zhì)素是一種復(fù)雜的聚合物，我們并不知道鑒別出這一過程的產(chǎn)物有多么容易，”Coon說。

    Coon是分析化學(xué)和質(zhì)譜法方面的專家。質(zhì)譜是一項能夠精確描繪出特定化合物成分的技術(shù)。Coon和他的研究所Arne Ulbrich證實，產(chǎn)物混合物與天然木質(zhì)素中一些亞單位的分配情況密切匹配。

    Stahl將木質(zhì)素視作是未來利用可再生生物質(zhì)而非石油來作為原料，生產(chǎn)燃料或化學(xué)制品同時減少環(huán)境影響的“生物煉制”（ biorefineries）的關(guān)鍵。“在這一領(lǐng)域大多數(shù)的焦點一直放在纖維素上，但我認(rèn)為除非我們能夠從木質(zhì)素處創(chuàng)造出價值，否則沒有足夠的價值與石油競爭?！?/P>

    原文檢索：

    Alireza Rahimi, Arne Ulbrich, Joshua J. Coon& Shannon S. Stahl. Formic-acid-induced depolymerization of oxidized lignin to aromatics. Nature, 02 November 2014 doi:10.1038/nature13867