Биопластики - биоразлагаемые пластмассы, изготовленные из биологических веществ, а не из нефти - могут быть созданы более экономичным и экологически чистым способом из побочных продуктов кукурузной стерни, трав и мескитового сельскохозяйственного производства, согласно новому исследованию Техасского A&M. Ученый-исследователь AgriLife.
Этот новый подход включает в себя «подключаемый» процесс предварительной подготовки, простую настройку для заводов по переработке биотоплива, сказал Джошуа Юань, доктор философии. D., научный сотрудник AgriLife, профессор и заведующий кафедрой синтетической биологии и возобновляемых продуктов Техасского сельскохозяйственного и медико-биологического колледжа, факультет патологии растений. Эти «подключаемые» технологии позволяют оптимизировать устойчивый и экономичный лигнин - ключевой компонент биопластиков, используемых в упаковке для пищевых продуктов и других предметов повседневного обихода.
Проект стоимостью 2,4 миллиона долларов финансируется Управлением по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии и биоэнергетическим технологиям Министерства энергетики США. Исследование недавно было опубликовано в Nature Communications..
Юань и исследователи подают запросы следующего этапа на дополнительное финансирование проекта.
Адаптируемый процесс
снимок головы мужчины в очках - Джошуа Юань. Джошуа Юань, доктор философии. (Фото Texas A&M AgriLife)
Эффективное извлечение и использование лигнина является серьезной проблемой для заводов по переработке биотоплива, сказал Юань.
"Наш процесс использует пять традиционных технологий предварительной обработки и модифицирует их для совместного производства биотоплива и пластика по более низкой цене."
Исследование Юаня основано на предыдущей работе по изучению усовершенствованных методов извлечения лигнина.
Новый метод, названный «встраиваемыми процессами предварительного кондиционирования лигнина» или PIPOL, может быть непосредственно добавлен в существующие биоперерабатывающие заводы и не является чрезмерно дорогостоящим, сказал Юань. PIPOL разработан для интеграции растворения, кондиционирования и ферментации лигнина, превращения его в энергию и облегчения адаптации к проектам биопереработки.
Биоэкономика - федеральный приоритет
Юань сказал, что секторы биоэкономики и биопроизводства являются федеральным приоритетом, поскольку Управление науки и технологий Белого дома указывает на биоэкономическую инфраструктуру, инновации, продукты, технологии и данные для ускорения экономического роста США.
фото кочана сорго после удаления семян, а также подвоя и небольшого стеклянного контейнера с семенами
Высокоурожайный кормовой гибрид многолетнего сорго может использоваться в качестве сырья для создания биопластиков более экономичным и экологически безопасным способом. (Фото Texas A&M AgriLife Кей Ледбеттер)
Биоэкономика поддерживает около 285 000 рабочих мест и приносит 48 миллиардов долларов годового дохода.
Инновации являются ключом к росту и более широкому использованию биоразлагаемых пластиков. Коммерциализации лигноцеллюлозных биоперерабатывающих заводов препятствует ограниченная добавленная стоимость продуктов из биомассы, недостаточное использование лигнина для взаимозаменяемых продуктов и общая низкая стоимость продукции с этанол в качестве основного продукта», - сказал он. «Это недавнее открытие поможет преодолеть некоторые из этих проблем».
Юань также рекламировал исследование за его экологически безопасные аспекты.
"Мы производим более 300 миллионов тонн пластмасс каждый год", сказал он. «Очень важно заменить их биоразлагаемыми пластиками. Эта работа открывает путь для производства биопластиков из обычных сельскохозяйственных отходов, таких как кукуруза, другие травы и древесина».
"Мы считаем, что это исследование очень актуально для промышленности и может помочь биоперерабатывающей и полимерной промышленности [достичь] большей эффективности и экономических возможностей."
Роль побочных продуктов сельского хозяйства
AgriLife Research и Колледж сельского хозяйства и наук о жизни разделяют стремление искать решения экологических проблем с помощью науки. Их исследование уже показало, что устойчивые продукты, такие как мескитовый кустарник и крупнотоннажное сорго, могут использоваться в качестве сырья для производства биотоплива.
Побочные продукты сельского хозяйства, такие как кукурузная стерня и другие травы, являются альтернативными источниками сырья для заводов по производству биотоплива, сказал Юань. Это создает потенциальные новые потоки доходов для фермеров, а также для транспортного сектора, который перевозит собранное сырье и побочные продукты на нефтеперерабатывающие заводы.
«Мы показали, что биопластики из лигноцеллюлозных биоперерабатывающих заводов могут быть более экономически выгодными, что открывает новые возможности для использования сельскохозяйственных отходов для производства биоразлагаемых пластиков», - сказал Юань. «Открытие смягчит глобальные изменения климата за счет замены ископаемого топлива и неразлагаемых пластиков возобновляемыми и биоразлагаемыми пластиками."