Ученые нашли способ переработки лигнина в ценные для промышленности химикаты
Австралийские ученые отмечают, что в настоящее время почти весь (98%) лигнин в мире, побочный продукт лесной промышленности, превращается в отходы и выбрасывается. Однако он может служить источником экологически чистых химикатов, востребованных в различных отраслях. С помощью ферментов исследователи извлекли из лигнина молекулы, которые «служат строительными блоками» для таких продуктов, как ароматизаторы, вкусовые добавки, топливо и фармацевтические препараты.
«Традиционные химические процессы синтеза этих типов химикатов основаны на исходных соединениях на основе нефти и катализаторах на основе тяжелых металлов, что делает их невозобновляемыми и по своей сути токсичными процессами», — подчеркивает доктор Фиона Уилан, специалист по криоэлектронной микроскопии из Университета Аделаиды. Результаты исследования ее команды опубликованы в журнале Nature Communications. Согласно разработке, «новый метод каталитической переработки будет способствовать развитию других новых «ферментных фабрик» зеленой химии или биоперерабатывающих заводов, которые превратят лигнин и другие биологические отходы в ценное хранилище чистых химикатов».
Лигнин лиственных пород содержит два основных химических компонента, которые требуют переработки для получения полезных соединений. Более ранние исследования обнаружили фермент, который можно использовать для расщепления одного из этих соединений (также присутствует в хвойной древесине). Однако до последнего времени не существовало ни одного биологического процесса расщепления, который мог бы использовать второе — более сложное — соединение из древесины лиственных пород, которое составляет около 50% отходов.
«Биологическое расщепление лигнина происходит в сложном микробном кворуме, при этом грибковые ферменты, вероятно, разрушают твердые полимеры, а бактерии берут нереакционноспособные более мелкие соединения и перерабатывают их для получения метаболической энергии», — пояснила Уилан. В ходе экспериментов она обнаружила, что почвенная бактерия Amycolatopsis thermoflava содержит ферменты, которые могут легко перерабатывать молекулы лигнина, используя перекись водорода. Это делает валоризацию менее вредной для окружающей среды.
Новый фермент был использован в качестве модели для модернизации активности, обусловленной перекисью водорода, в другие ферменты с целью создания подходов зеленой химии будущего. Они могут применяться в производстве высококачественных химических веществ, используемых в различных отраслях.
