La lignina si trasforma in preziose ammidi
I ricercatori raggiungono una svolta sostenibile
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Un team di ricerca internazionale del Leibniz Institute for Catalysis (LIKAT) e di diverse università cinesi, guidato dal Prof. Jagadeesh Rajenahally e dal Prof. Matthias Beller, ha sviluppato un processo innovativo ed ecologico per la produzione di ammidi di alta qualità dalla sostanza vegetale lignina - importanti elementi costitutivi per prodotti farmaceutici, agrochimici e materiali moderni.
L'utilizzo di risorse rinnovabili e il riciclo/riciclaggio di materiali di scarto sono aspetti essenziali per raggiungere la sostenibilità e consentire un'economia circolare. In particolare, l'utilizzo catalitico di materie prime a base di biomassa è una tecnologia cruciale che costituisce la base per la produzione sostenibile e rinnovabile di prodotti chimici e biocarburanti. In questo contesto, si stanno compiendo notevoli sforzi per convertire la biomassa grezza in una varietà di prodotti utilizzando vari processi catalitici.
Da prodotto di scarto a risorsa preziosa La lignina viene prodotta in grandi quantità durante la produzione di carta, cellulosa e bioetanolo. È il secondo biopolimero più abbondante sulla terra, dopo la cellulosa, e finora è stato sottoutilizzato. In collaborazione con scienziati della Zunyi Medical University, Zunyi, della Nanjing Forestry University, del Guangzhou Institute of Energy Conversion e della VSB-Technical University di Ostrava, il team del LIKAT sta ora dimostrando come questo complesso materiale vegetale possa essere utilizzato in modo efficiente. "Invece di bruciare la lignina, possiamo convertirla in preziosi prodotti chimici", spiega il dottor Zhuang Ma, uno degli autori principali dello studio. "Il nostro processo non richiede reagenti tossici e funziona in condizioni miti", aggiunge il Prof. Xinmin Li, co-supervisore di questo lavoro.
Il cuore dell'innovazione è un catalizzatore in cui gli atomi di cobalto sono ancorati singolarmente in una matrice di carbonio. Questi cosiddetti catalizzatori a singolo atomo sono estremamente attivi e consentono una conversione precisa e selettiva della lignina. Il processo consiste in due fasi che possono essere eseguite direttamente in un recipiente di reazione: In primo luogo, la lignina viene scissa in acidi carbossilici con l'aiuto dell'ossigeno. Questi reagiscono poi con ammoniaca o ammine per formare ammidi aromatiche. In questo modo si ottengono prodotti che attualmente sono ancora per lo più ottenuti da materie prime fossili in un processo complesso.
Il team è riuscito a ottenere ammidi aromatiche versatili anche da trucioli di pino comune, con una resa vicina ai valori massimi teorici. Inoltre, il catalizzatore può essere riutilizzato fino a sei volte senza perdere la sua attività. "La nostra ricerca getta le basi per una produzione realmente rinnovabile di importanti elementi chimici. Si tratta di un passo importante verso una chimica circolare sostenibile", afferma il Prof. Jagadeesh Rajenahally.
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