沃特斯的绿色大使克里斯·斯通普夫探索了木质素在塑料开发中作为石油可持续替代品的潜力

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木质素:从植物到塑料

木质素——这个词来自拉丁语,意思是木头——是植物形状和坚固性的来源。从功能上讲,木质纤维素生物聚合物可以增强植物的细胞壁,由三种主要成分组成。

纤维素和半纤维素构成了一个框架,第三种成分木质素是一种粘合剂,可以固化细胞壁。正是加强植物细胞壁为植物提供了保护,使其免受风、害虫和包括病原体在内的其他外部因素的威胁。

木质素就像一个可持续的精细化学品仓库

陆生植物从木质素中获得的结构和功能上的好处在工业上也很有用——你可以把木质素想象成一种可持续的精细化学品仓库。而木质素的魔力还不止于此,因为科学家掌握着打开这个仓库的钥匙——它被称为解聚。

一旦木质素被解聚,它的多芳烃原料通常可以代替石油衍生材料的基本原料。

这些以木质素为基础的化学品可用于生产塑料、药物、油漆和电子产品,这些产品目前都是由传统石油制成的。然而,木质素意味着它们可以更可持续地生产,甚至可以在生物可降解的生命终点结果设置到位的情况下生产。

与石油衍生聚合物不同,木质素可以从可再生资源中提取,包括木材、稻草,甚至芒草(一种在营养贫瘠的土壤中生长旺盛的巨大、耐寒和快速生长的草),这可以最大限度地减少使用粮食作物作为木质素来源的竞争。甚至像纸浆这样的工业废料也可以用作木质素的来源。

虽然很明显,木质素作为一种可持续原料具有巨大的市场潜力,但必须承认,释放木质素的全部潜力是一个积极研究的领域。木质素如何在未来的化学工业中使用取决于许多因素,包括科学研究的进步,使木质素加工成为有用的化学原料成为负责任的和具有成本效益的规模化。

manbetx手机客户端3.0/水网络研讨会:可再生资源-未来的木质素

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图为Antje Potthast医生

资料来源:©Waters Corporation

安特耶·波塔斯特是可再生资源化学研究所的教授

每年生产数百万吨工业木质素,它们占我们生物圈中有机碳的近三分之一。

碳对化学品和材料的生产至关重要,在循环经济中是化石燃料的可行替代品,而循环经济需要可持续的来源。木质素是一个很好的候选者,因为我们产生了大量的木质素。

然而,尽管木质素的潜力已经在科学雷达上存在了70年,但在应用方面却存在瓶颈。可再生资源化学研究所的Antje Potthast教授对木质素进行了研究,并发现近年来木质素专利数量显著增加。但她说,与这个数字相比,我们在市场上看到的应用程序很少。

表征木质素已被证明是棘手的,部分原因是它缺乏规律重复的多单元结构和高荧光,而且在制浆重建阶段可能发生复杂的变化。

因此,木质素不像大多数聚合物那样是一种结构明确的化合物。Potthast解释说:“虽然我们已经对天然木质素的结构有了很好的了解,但我们仍然在技术木质素的结构和技术木质素中一些未知的特征上挣扎,我们今天对这些特征的了解有限。”澳门万博公司

然而,有效的木质素分析对于将生物聚合物引入利用流程至关重要。但是,对木质素的综合分析通常需要一整套技术,包括官能团、副产物和摩尔质量。

虽然网络研讨会探讨了所有的木质素-生物精炼,有机溶剂,硫酸盐和木质素磺酸盐,Potthast特别关注两个最重要的-硫酸盐和木质素磺酸盐-探索相对摩尔质量分布(MMD)。由于烟雾是确定结构和性质关系的决定性参数,Potthast概述了目前世界范围内使用的一些分析方法,并概述了每种方法的优缺点。

Potthast充分认识到目前化学家使用的技术缺乏一致性,展示了如何使用Waters APC设备以及经过试验和测试的木质素分离技术,可靠的数据是可以获得的。

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