研究人员开发出全新化学技术 可生产可持续的生物石油

据外媒报道，美国国家科学基金会可持续聚合物中心的一组研究人员开发了一种化学技术，将发酵和化学精炼相结合，用可再生植物生产类似石油的液体。

目前生产的塑料包装、汽车零部件、润滑油和肥皂，到日常用品，都使用化石燃料，以及最新开发的可再生液体，可以作为化石燃料的更可持续的替代品。聚合物中心位于明尼苏达大学双城分校，研究团队由上述大学和加州大学伯克利分校的科学家组成。科学家发现很难将植物用作塑料材料，因为它们主要由糖组成，而糖与从石油中获得的分子完全不同。植物中的关键糖是葡萄糖，它含有太多的氧气，而六个碳原子对于许多重要的应用来说都很小。为了使用植物制造新材料，科学家必须解决两个问题：转化过程需要从葡萄糖中去除氧原子，分子必须结合才能产生大的产品。美国国家科学基金会可持续聚合物中心的研究人员开发了高效的技术，通过结合两种通常独立的技术，可以制造结构与石油相似的可持续液体。首先，从植物中提取的葡萄糖需要用微生物发酵以去除大部分氧气；

第二步是从金属氧化物催化剂中除去剩余的氧，并将分子结合在一起以形成有用的烯烃分布。加州大学伯克利分校化学系化学和生物分子工程教授Michelle Chang，他说：“在早期，我们认为通过发酵可以很容易地获得我们需要的分子，从而从葡萄糖中去除大部分氧气。我们优化了化学反应，以利用分子生物学的独特能力，然后我们可以使用金属纳米颗粒作为催化剂来解决其余问题。”。“张教授的团队开发了一种独特的大肠杆菌菌株，葡萄糖可以转化为八碳和十碳的羟基酸，其中这些羟基酸是链末端只有几个氧原子的分子。这些微生物可以通过基因优化来“培养“这些分子来自糖。Chang说，目标分子旨在将氧气保持在战略位置，使研究人员能够更有效地进行下游转化。这些研究人员的团队负责人是明尼苏达大学化学工程和材料科学教授Paul DauenhauerChang的团队是催化精炼的完美原料。这些分子含有足够的氧气，我们可以使用金属纳米颗粒催化剂轻松地将它们转化为更大、更有用的分子。此外，我们可以根据需要调整分子产品的分布，就像传统的石油产品一样，但不同的是，这一次我们使用的是可再生资源。明尼苏达大学的Dauenhauer实验室筛选了大量催化剂，以证明发酵产生的生物石油分子可以转化为一系列重要的化学物质。实验结果包括用于制造塑料袋和其他产品的聚乙烯和聚丙烯等关键聚合物的小分子，以及用于制造橡胶材料的中等分子。更重要的是，有必要将发酵产物分子结合在一起，以产生更大的分子，这可以作为制造用于清洁应用的肥皂状分子和用于润滑剂的长链分子的基础。具有选定催化剂和反应条件的可能产物的数量意味着发酵催化剂组合技术可以进行调整，以制造制造过程中使用的大多数未经处理的化学材料，但使用生物可再生资源。与化石燃料衍生的传统产品相比，发酵和化学精炼相结合的方法不仅具有经济效益，而且提高了可持续性。技术的集成可以实现最低的能源和最低的成本加工技术，从而发明最全面的化学制造方法。美国国家科学基金会化学主任David Berkowitz表示：“美国国家科学委员会可持续聚合物中心的成功展示了一个真正创新、绿色和有价值的聚合物/塑料构建块。通过巧妙地将生物学和化学相结合，Chang团队为生物可再生石油裂解开辟了一种新的潜在替代品

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