Polskie paliwo z ligniny

Międzynarodowy, interdyscyplinarny zespół badawczy z udziałem polskich uczonych pracuje nad fotokatalizatorem, który pozwoli na przekształcenie ligniny w paliwo, produkty syntezy leków czy surowce do produkcji perfum.

Zdjęcie

Międzynarodowy polsko-hiszpański zespół naukowy opracował technologię przetwarzania ligniny /123RF/PICSEL
Międzynarodowy polsko-hiszpański zespół naukowy opracował technologię przetwarzania ligniny
/123RF/PICSEL

Zespół naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej PAN, Politechniki Warszawskiej i Uniwersytetu w Kordobie i Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej, kierowany przez prof. dr hab. Juana Carlosa Colmenaresa z IChF PAN pracuje nad gospodarczym wykorzystaniem ligniny. Ta czarna mazista ciecz o nieprzyjemnym zapachu jest głównym produktem ubocznym w przemyśle papierniczym. Jeden z głównych składników drewna, lignina jest naturalnym polimerem o bardzo skomplikowanej strukturze trójwymiarowej, zbudowanym m.in. z wielu pochodnych związków aromatycznych, w tym z różnych alkoholi fenylowych. W zależności od gatunku drzewa, różni się skład chemiczny oraz jej zawartość procentowa w drewnie (zwykle wynosi od 10 do 40 proc.). Światowe zasoby ligniny są większe niż ropy naftowej - oceniane są obecnie na 300 mld ton i co roku przybywa jej 20 mld ton; ropy naftowej tymczasem jest ok. 230 mld ton.

Pobierz darmowy program do rozliczeń PIT 2015

Reklama

Problem jednak leży w przekształceniu ligniny do postaci związków użytecznych chemicznie, co nie jest proste. Po pierwsze, skład chemiczny ligniny różni się nie tylko w zależności od gatunku rośliny, z której pochodzi, ale również kraju i warunków, w jakich ta roślina rosła. Jest więc bardzo trudne opracowanie takiej technologii, która działałby w każdym typie ligniny.

Międzynarodowy zespół naukowy zajął się więc znalezieniem takiego związku, który działaby niezależnie od rodzaju lignin. Wybrano w tym celu fotokatalizatory, które pomogli dobrać pod względem charakterystyki specjaliści z Wydziału Inżynierii Materiałowej PW, używający takich technik, jak wysokorozdzielczy skaningowy transmisyjny mikroskop elektronowy (STEM). ich wyniki badań umożliwiły określenie składu fazowego nanocząstek i ich wielkości w fotokatalizatorze. Chodziło bowiem o to, aby fotokatalizator nie rozkładał ligniny, ale tylko skracał jej długie łańcuchy. Przy pomocy naukowców z Uniwersytetu w Kordobie opracowano różne typy fotokatalizatorów. I tak przy przekształcaniu ligniny w wartościowe półprodukty działa dwutlenek tytanu TiO2. jest on osadzony na odpowiednim podłożu. W jednym przypadku są to nanokompozyty, zawierające tlenek żelaza Fe2O3, w drugim - zeolity (glinokrzemiany) z niewielkim dodatkiem żelaza.

W trakcie badań laboratoryjnych PAN ligninę do której dodano jeden z typów fotokatalizatora poddawano działaniu ultrafioletu w zwykłym ciśnieniu atmosferycznym i temp. 30 st. C., symulując w ten sposób warunki występujące w miejscach o silnym nasłonecznieniu. Jak się okazało katalizatory wydajnie przetwarzały alkohol benzylowy, zawarty w strukturze ligniny, w aldehyd benzoesowy. Ten ostatni związek używany jest w branży perfumeryjnej i przy produkcji barwników. Trwają też próby przekształcania ligniny w wysokoenergetyczne paliwo. Tutaj polski zespół ma rywali - nad podobnym rozwiązaniem pracuje wielki zespół szwedzko-norweski, który osiągnął już w tej dziedzinie "pewne istotne wyniki" zaś o randze badań świadczy objecie ich wyników poufnością. Firm,y skandynawskie importują już ligninę z Ameryki Południowej, używając jej m.in. przy produkcji farb.

Lignina będzie prawdopodobnie przetwarzana w biorafineraiach, gdzie fotokatalizatory pod wpływem kierowanej wiązki światła słonecznego przekształcałaby ligninę na inne użyteczne związki. Jak stwierdza jednak prof. Colmenares, do opracowania wydajnej technologii, która mogłaby przekształcać ligninę z różnych źródeł w instalacjach przemysłowych upłynie prawdopodobnie jeszcze około dekady.

MW

Artykuł pochodzi z kategorii: Innowacje - Biznes i nauka

Więcej na temat:technologie

Zobacz również

  • Azoty szukają innowacji

    Inżynieria materiałowa, magazynowanie energii, tworzyw sztucznych i fine chemicals - to obszary w których Grupa Azoty wraz z akceleratorem FundingBox poszukiwać będą nowoczesnych technologii.... więcej