木质素替代石油,成就绿色化学品

全世界生产的矿物油中约有9%用于化工行业。为了减少二氧化碳排放,化工企业希望摒弃化石原料的使用。素有“黑金”之称的石油可作为芳香族化合物的原料,而芳香族化合物是生产塑料、药品和涂料的结构单元。源自生物质的木质素的应用日益受到关注。木质素是自然界中含量丰富的聚合物。它是一种有机原材料,含有大量的芳香成分。

贺利氏绿色化学

来自树木、灌木或干草的生物质由纤维素、木质素和半纤维素组成。尽管木质素是化工行业的宝贵原材料,但在纸张生产过程中,目前对废弃木质素的处理方式仍是焚烧发电。凭借独特的结构和化学特性,木质素可用于生产众多日用化学品。木质素是生物基化工行业提取芳香族化合物的重要原料。

如何将木质素的大分子解聚成相应的结构单元(单体和低聚物单元)并实现规模化生产,是化工行业面临的一大挑战。为了实现精确解聚,贺利氏贵金属与约翰开普勒林茨大学合作,开发了一种工业贵金属催化剂。

贺利氏的贡献:促进木质素解聚的贵金属催化剂

贺利氏的贵金属催化剂
贺利氏的贵金属催化剂能够促进木质素转化为单体和低聚物,并实现规模化生产。

这种工业用新型催化剂已经在申请专利。“我们发现,铂镍含量分别为5%和1%的水滑石负载型非均相催化剂可以很好地提高木质素的转化率。”贺利氏贵金属非均相贵金属催化剂研究部门项目经理Gisa Meissner博士解释道。水滑石结构中同时存在酸性和碱性中心,可以对反应起到积极作用。这种贵金属催化剂还能将木质素解聚成酚类酚类化合物,而不产生焦炭。

在此过程中,催化剂不会被消耗,可以重复使用多次。贺利氏的非均相贵金属催化剂废弃后会进入回收系统,而再生贵金属材料可以在新的非均相催化剂中重复利用——这对于经济和生态都大有裨益。

贺利氏的专家们已经在研究如何用颗粒催化剂来取代目前使用的粉末催化剂,以确保在大规模生产中实现连续的工艺流程。“凭借贺利氏在催化剂领域的专业知识,我们已经为日益增长的生物质转化市场做好了准备。“Meissner博士强调。贺利氏的新催化剂,可以为将木质素这种天然材料转化为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、Kevlar纤维或合成树脂(如酚醛树脂)等聚合物提供理想条件,以实现大规模生产。