将生物质升级为可持续的新材料

虽然生物质通常用作能源，就像其基于化石的对应物一样，但研究人员也热衷于评估其生产新材料的潜力。最近，特拉华大学 (UD) 的一组研究人员报告了一种创新的低压方法，该方法将生物质升级为新的可持续材料。

主要作者 Thomas H. Epps III 教授发表在《科学进展》杂志上，他解释说，这项工作证明了技术木质素作为一种廉价且丰富的资源用于生产增值化学品和材料以及用于原料选择的可扩展增值途径的潜力，强化了解构、产品制造和经济评估。

虽然人们普遍认为，我们需要可持续的新材料来解决当前与环境和气候相关的一些问题，但除非这些材料具有可扩展性和成本效益，否则它们不会产生实际影响。这就是为什么 UD 研究人员正在考虑升级循环生物质材料的经济性。

技术木质素

木质素属于一组复杂的有机聚合物，存在于大多数植物支持组织的关键结构材料中。木质素对于细胞壁的形成至关重要，尤其是在木材和树皮中，因为它们不易腐烂且坚硬。
然而，木质素也是一种废品——被称为工业木质素——在纸浆和造纸工业的工业加工过程中产生。每年生产一亿吨工业木质素。然而，它被认为由于污染而难以再利用，因此通常会被燃烧以加热或用作橡胶轮胎的填料。
然而，Epps 和他的团队认为，技术性木质素的作用远不止表面上所见，而且如此丰富的资源具有价值潜力。在他们的研究中，他们展示了将技术木质素转化为高性能塑料的潜力，可用于增材制造（3D 打印）等应用。
Thomas H. Epps III 教授表示，采用技术木质素之类的物质，不仅将其分解并将其转化为有用的产品，而且以低于石油材料的成本和对环境的影响来做到这一点，这是没有人真正能够展示的前。

优化转换过程

由于经济因素在他们的研究中发挥着核心作用，Epps 和他的团队希望克服与升级木质素相关的一些昂贵的障碍。主要问题之一是可用于升级木质素的大多数现有工艺都需要高压，这使得它们难以规模化且成本高昂。
围绕现有工业技术的其他重要问题和担忧是与过程中使用的溶剂、温度和压力相关的安全性和能源消耗。为了解决这些问题，UD 团队使用甘油（而不是甲醇），以便该过程可以在正常环境温度下进行。
甘油也具有成本效益，并且可以在肥皂、洗发水和化妆品等日常用品中找到。在这个过程中，它能够将木质素分解为制造生物基材料（例如用于 3D 打印的树脂、生物塑料和其他化合物（例如抗氧化剂）所需的化学构件）的能力而受到重视。
虽然在环境压力下操作使过程更加安全，但它也消除了封闭系统的必要性，从而为同时进行反应和分离步骤提供了可能性。这意味着升级流程并以更快、更便宜的速度制造更多材料要容易得多。

UD 团队中有共同主要作者 Paula Prada，他与共同作者 Yuqing Luo 合作，为系统建模以实现其经济可行性，从而帮助优化了转换过程。虽然众所周知该过程在物理上是可行的，但使其具有成本效益是另一个决定因素。

保拉·普兰达表示，它表明使用可再生资源制造不同类型的塑料具有很大的潜力。您不必使用化石燃料，来自可再生资源的塑料在经济上也是可行的。
从废弃生物质中提取材料可以在某种程度上解决围绕自然资源的可持续性和保护的一些问题。此外，升级循环生物质可以彻底改变通常源自化石材料的消费品的各种工业制造过程。