La lignine devient un précieux amide
Des chercheurs réalisent une percée durable
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Une équipe de recherche internationale du Leibniz Institute for Catalysis (LIKAT) et de plusieurs universités chinoises, dirigée par les professeurs Jagadeesh Rajenahally et Matthias Beller, a mis au point un procédé novateur et respectueux de l'environnement pour produire des amides de haute qualité à partir de la lignine, une substance végétale - des éléments importants pour la fabrication de produits pharmaceutiques, agrochimiques et de matériaux modernes.
L'utilisation des ressources renouvelables et le recyclage des déchets sont des aspects essentiels de la durabilité et de l'économie circulaire. En particulier, l'utilisation catalytique des matières premières issues de la biomasse est une technologie cruciale qui constitue la base de la production durable et renouvelable de produits chimiques et de biocarburants. Dans ce contexte, des efforts considérables sont déployés pour convertir la biomasse brute en une variété de produits à l'aide de divers procédés catalytiques.
Du déchet à la ressource précieuse La lignine est produite en grandes quantités lors de la production de papier, de pâte à papier et de bioéthanol. Il s'agit du deuxième biopolymère le plus abondant sur terre, après la cellulose, et il a été sous-utilisé jusqu'à présent. En collaboration avec des scientifiques de l'université médicale de Zunyi, de l'université forestière de Nanjing, de l'institut de conversion énergétique de Guangzhou et de l'université technique VSB d'Ostrava, l'équipe de LIKAT démontre aujourd'hui comment cette matière végétale complexe peut être utilisée efficacement. "Au lieu de brûler la lignine, nous pouvons la convertir en produits chimiques précieux", explique Zhuang Ma, l'un des principaux auteurs de l'étude. "Notre procédé ne nécessite pas de réactifs toxiques et fonctionne dans des conditions douces", ajoute le professeur Xinmin Li, co-superviseur de ces travaux.
Au cœur de l'innovation se trouve un catalyseur dans lequel les atomes de cobalt sont ancrés individuellement dans une matrice de carbone. Ces catalyseurs à atome unique sont extrêmement actifs et permettent une conversion précise et sélective de la lignine. Le processus consiste en deux étapes qui peuvent être réalisées directement dans une cuve de réaction : Tout d'abord, la lignine est décomposée en acides carboxyliques à l'aide d'oxygène. Ceux-ci réagissent ensuite avec de l'ammoniac ou des amines pour former des amides aromatiques. On obtient ainsi des produits qui, à l'heure actuelle, sont encore essentiellement obtenus à partir de matières premières fossiles dans le cadre d'un processus complexe.
L'équipe a pu obtenir des amides aromatiques polyvalents même à partir de copeaux de pin ordinaires, avec un rendement proche des valeurs maximales théoriques. En outre, le catalyseur peut être réutilisé jusqu'à six fois sans perdre son activité. "Notre recherche jette les bases d'une production véritablement renouvelable d'importants composants chimiques. Il s'agit d'une étape importante vers une chimie circulaire durable", déclare le professeur Jagadeesh Rajenahally.
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