Yeni Proses, Kağıt Üretiminden Kaynaklanan Atıkları Değerli Kimyasallara Dönüştürüyor
ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı Ames Laboratuvarı’ndan bir grup araştırmacı, kağıt üretim sürecinin yaygın bir yan ürününü naylon üretiminde kullanmak için değerli kimyasal öncüllere dönüştürmenin bir yolunu keşfetti. Bulunan işlem, kullanılan çözücüler ve enerji girdileri açısından diğer yöntemlere göre çok daha çevre dostudur ve kağıt hamuru haline getirme prosesi kaynaklı atık ürünlerin yakılmasına faydalı bir alternatif sağlar.
Kraft kağıdı (Kraft, Almanca mukavemet anlamındadır) lignini, kağıt endüstrisinin yıllık yaklaşık 50 milyon ton civarı çıkan önemli bir atık ürünüdür. Bu atık lignin tipik olarak ısı için yakılır, ancak bu işlem aynı zamanda çevreye karbondioksit salımı yapmaktadır.
Ames Laboratuvarı araştırmacıları, bu lignini uygun sıcaklıklarda (200°C) sulu sodyum hidroksit ile işlemenin guaiacol ürettiğini keşfettiler. Guaiacol daha sonra uygun katalizörler kullanılarak daha ölçülü koşullar altında naylon öncüllerine dönüştürülebilir; bu da ligninden önemli kimyasallar üretmek için yeni ve uygulanabilir iki aşamalı bir süreç yaratmış olur.
Ames Laboratuvarı’nın baş araştırmacısı ve bilim insanı Igor Slowing, “Kraft lignininin, ortam nitrojen basıncı altındayken, nispeten düşük sıcaklıkta (200°C) seyreltik alkali çözeltide depolimerize edildiğini gözlemledik” dedi. “Lingin girdisine bağlı olarak toplam %13 monomer miktarında yüksek seçiciliğe sahip (>% 80) guaiacol üretmeyi başardık.”
Ekip, guaiacol’un orjinal lignin yapısındaki β-O-4 bağlarının kırılması yoluyla üretildiğini belirlemek için birçok gelişmiş çözüm üretti; katı hal nükleer manyetik rezonans (NMR) deneyleri, kütle spektrometrisi ve model reaksiyonları içeren çeşitli teknikler kullandı. Bu tür bir bağın kırılması, çoğu kez inatçı karakterlerin oluşumuyla sonuçlanan istenmeyen yan reaksiyonlara yol açan şiddetli reaksiyon koşulları gerektirir.
Kraft lignininden türetilmiş guaiacol, daha sonra 1 bar H2 altında Ru/C katalizörü kullanılarak naylon öncü maddesi olan keton-alkol veya KA yağına dönüştürüldü. Düşük H2 basıncının kullanılması, istenmeyen metoksi-siklohekzanol yan ürünü oluşmadan KA yağına tam seçicilik sağlamak için kritik oldu. Önemli olarak, doğrudan yapılan lignin iyileştirme prosesinde gözlemlenen Ru/C katalizörünün deaktivasyonundan iki aşamalı prosedürde kaçınılmıştır.
Slowing, “Bu iki aşamalı süreç, yüksek talep gören katma değerli kimyasalların üretiminde lignin kullanımı için yeni bir seçenek sunuyor” dedi. “Bu süreci, geri kalan oligomerleri atık kraft lignin için entegre bir rafineride diğer kimyasal ürünlere işlenmeye bırakan düşük enerjili bir yol olarak görüyoruz.”
Araştırma, Royal Society of Chemistry’in Green Chemistry adlı dergisinde, mutedil koşullar altında kraft ligninin naylon öncü maddelerine iki aşamalı dönüştürülmesi adı altında ayrıntılı olarak açıklanmıştır.
Kaynak: phys.org
