Une méthode de séparation de la lignine pourrait rentabiliser les matériaux renouvelables
RICHLAND, Washington – Une nouvelle méthode d’extraction de la lignine pourrait aider à transformer la paille de blé en or. La lignine produite à l'aide de la nouvelle méthode était de couleur neutre, inodore et homogène, une avancée qui pourrait faire de ce matériau neutre en carbone un candidat plus viable pour le développement de produits de grande valeur.
Dans un rapport publié dans les Actes de l'Académie nationale des sciences, les chercheurs de l'Université de l'État de Washington ont extrait jusqu'à 93 % de lignine avec une pureté allant jusqu'à 98 % à partir de la paille de blé, produisant ainsi une quantité importante de matière de manière uniforme, ce qui pourrait la rendre plus attrayante pour l'industrie. utiliser.
"Cette méthode nous permet d'extraire la lignine du matériel végétal sous sa forme native et avec un rendement élevé", a déclaré Xiao Zhang, professeur à la Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering de la WSU, qui a dirigé les travaux. "Nous avons pu démontrer à l'industrie qu'il est possible de fabriquer de la lignine de couleur neutre et inodore, et nous pouvons fabriquer une grande partie de ce matériau pour commencer à évaluer ses applications."
La lignine est la deuxième source de carbone renouvelable la plus abondante, représentant environ 30 % du carbone non fossile provenant des combustibles sur Terre. On le trouve dans toutes les plantes vasculaires, où il forme les parois cellulaires et confère de la rigidité aux plantes. La lignine permet aux arbres de tenir debout, donne leur fermeté aux légumes et représente environ 20 à 35 % du poids du bois. Ce matériau est très prometteur en tant que précurseur de matériaux et de carburants biosourcés, mais il est également notoirement difficile à extraire des plantes.
Le matériau est généralement séparé lors de la fabrication du papier et du bioraffinage, mais ces processus contaminent souvent et modifient considérablement les propriétés chimiques et physiques de la lignine, diminuant ainsi sa valeur. Ainsi, la majeure partie de la lignine est soit brûlée pour produire du carburant et de l’électricité, soit utilisée dans des produits de faible valeur, comme les additifs pour le ciment ou comme liant dans l’alimentation animale. La production d’une lignine plus homogène offre la possibilité de poursuivre le développement de matériaux de grande valeur pour remplacer les plastiques et polymères dérivés du pétrole.
"En raison de son hétérogénéité, la lignine ne peut pas être utilisée comme matériau précieux malgré des siècles d'efforts", a déclaré Zhang, qui occupe un poste conjoint avec le Pacific Northwest National Laboratory. « On dit souvent que « la lignine permet de fabriquer n'importe quoi, sauf de l'argent ». Il y a tellement d’hétérogénéité dans les molécules que personne ne peut en tirer des conclusions fiables.
Dans leurs travaux, les chercheurs ont utilisé un solvant pour séparer la lignine de la paille de blé et ont pu préserver et contrôler ses propriétés clés, produisant une molécule plus uniforme avec un poids moléculaire constant qui la rend plus utile pour l'industrie. La lignine extraite était de couleur claire, ce qui ressemble davantage à la lignine qui existe dans la nature.
Parce qu'il s'agit d'un composé riche en électrons, la lignine avait une forte affinité pour le solvant, et les interactions électroniques ont permis aux chercheurs de l'extraire avec un minimum de réactions chimiques, ce qui a protégé sa structure moléculaire naturelle qui est si souvent facilement endommagée lors des séparations chimiques.
Le bureau de commercialisation de WSU a déposé un brevet provisoire et assistera les chercheurs pour la mise à l'échelle et la commercialisation éventuelle de cette technologie. Pour le rendre plus viable pour les applications industrielles, l’équipe de recherche s’efforce de réduire le temps de traitement long et la quantité de produits chimiques de purification nécessaires. Le travail a été réalisé en collaboration avec Edoardo Apra, un informaticien du PNNL, et le professeur Art Ragauskas de l'Université du Tennessee à Knoxville. Il a été soutenu par la National Science Foundation et l'Institut national de l'alimentation et de l'agriculture du Département américain de l'agriculture, ainsi que par le fonds Commercialization Gap de la WSU.