El método de separación de lignina podría hacer rentable el material renovable

RICHLAND, Washington – Un método novedoso para extraer lignina podría ayudar a convertir la paja de trigo en oro. La lignina producida con el nuevo método era de color neutro, inodoro y homogénea, un avance que podría hacer de este material neutro en carbono un candidato más viable para el desarrollo de productos de alto valor.

En un informe publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, los investigadores de la Universidad Estatal de Washington extrajeron hasta un 93 % de lignina con hasta un 98 % de pureza de la paja de trigo, produciendo una cantidad significativa de material de forma uniforme que podría hacerla más atractiva para la industria. usar.

"Este método nos permite extraer lignina del material vegetal en su forma nativa y con un alto rendimiento", dijo Xiao Zhang, profesor de la Escuela de Ingeniería Química y Bioingeniería Gene y Linda Voiland de WSU, quien dirigió el trabajo. "Pudimos demostrar a la industria que es posible producir lignina de color neutro e inodoro, y podemos producir una gran cantidad del material para comenzar a evaluar sus aplicaciones".

La lignina es la segunda fuente de carbono renovable más abundante y representa alrededor del 30% del carbono procedente de combustibles no fósiles en la Tierra. Está en todas las plantas vasculares, donde forma las paredes celulares y proporciona rigidez a las plantas. La lignina permite que los árboles se mantengan en pie, da firmeza a las verduras y constituye aproximadamente entre el 20% y el 35% del peso de la madera. El material es muy prometedor como precursor de materiales y combustibles de base biológica, pero también es notoriamente difícil de extraer de las plantas.

El material generalmente se separa durante la fabricación de papel y la biorefinación, pero estos procesos a menudo contaminan y alteran significativamente las propiedades químicas y físicas de la lignina, disminuyendo su valor. Por lo tanto, la mayor parte de la lignina se quema para producir combustible y electricidad o se utiliza en productos de bajo valor, como aditivos para cemento o como aglutinante en alimentos para animales. La producción de una lignina más homogénea brinda la oportunidad de buscar el desarrollo de materiales de alto valor para reemplazar los plásticos y polímeros derivados del petróleo.

"Debido a su heterogeneidad, la lignina no puede usarse como un material valioso a pesar de siglos de esfuerzo", dijo Zhang, quien ocupa un cargo conjunto con el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico. “Se ha dicho que 'se puede hacer cualquier cosa con lignina, excepto dinero'. Hay tanta heterogeneidad en las moléculas que nadie puede crear cosas de manera confiable a partir de ellas”.

En su trabajo, los investigadores utilizaron un disolvente para separar la lignina de la paja de trigo y pudieron preservar y controlar sus propiedades clave, produciendo una molécula más uniforme con un peso molecular consistente que la hace más útil para la industria. La lignina extraída era de color claro, que se parece más a la lignina que existe en la naturaleza.

Debido a que es un compuesto rico en electrones, la lignina tenía una fuerte afinidad por el solvente, y las interacciones electrónicas permitieron a los investigadores extraerla con reacciones químicas mínimas, lo que protegió su estructura molecular natural que a menudo se daña fácilmente en las separaciones químicas.

La Oficina de Comercialización de WSU ha presentado una patente provisional y ayudará a los investigadores a ampliar y eventualmente comercializar esta tecnología. Para hacerlo más viable para aplicaciones industriales, el equipo de investigación está trabajando para reducir el largo tiempo de procesamiento y la cantidad de productos químicos de purificación necesarios. El trabajo se realizó en colaboración con Edoardo Apra, un científico computacional del PNNL, y el profesor Art Ragauskas de la Universidad de Tennessee, Knoxville. Fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias y el Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura del Departamento de Agricultura de EE. UU., así como por el fondo Commercialization Gap de WSU.