Yeni Prosesle Kağıt Üretimindeki Atıklar Değerli Kimyasallara Dönüştürüldü
Fotoğraf : Ames Laboratuvarı
ABD Enerji Bakanlığı’nın Ames Laboratuvarı’ndaki bir grup araştırmacı, kağıt üretim sürecinde oluşan yaygın bir yan ürünü naylona dönüştürmenin bir yolunu keşfetti. Bu işlem, kullanılan çözücü(ler) ve enerji girdileri açısından diğer yöntemlere göre çok daha çevre dostudur ve kağıt hamuru üretimindeki atık ürünleri yakmak yerine yararlı bir alternatif sağlar.
Kraft (Almanca kuvvet, güç anlamındadır) lignin, kağıt endüstrisinin yıllık yaklaşık 50 milyon tonu bulan majör bir atık ürünüdür. Bu atık lignin genellikle ısı için yakılır, ancak bu işlem gerçekleşirken çevreye karbondioksit salmaktadır.
Ames Laboratuvarı araştırmacıları, bu lignini makul sıcaklıklarda (200 ° C) sulu sodyum hidroksit ile işlemenin guaiacol ürettiğini keşfettiler. Guaiacol daha sonra uygun katalizörler kullanılarak daha hafif koşullar altında naylondan bir önceki maddeye dönüştürülebilir bu da ligninden önemli kimyasallar üretmek için yeni, uygulanabilir iki aşamalı bir süreç oluşturur.
Ames Laboratuvarı bilim insanı ve baş araştırmacısı Igor Slowing, “Kraft lignininin, ortam nitrojen basıncı altında kısmen düşük sıcaklıkta (200 °C) seyreltik alkali çözeltide depolimerize edildiğini bulduk” dedi. “Lignin giriş miktarını baz alarak, %13 toplam monomer miktarında yüksek seçiciliğe (>%80) sahip guaiacol üretebildik.”
Ekip, guaiacolun özellikle orijinal lignin yapısındaki β-O-4 bağlarının kopması yoluyla oluşturulduğunu belirlemek için bir dizi gelişmiş çözüm ve katı hal nükleer manyetik rezonans (NMR) deneyleri, kütle spektrometresi ve model reaksiyonlarını da içeren bir dizi teknik kullandı. Bu tür bir bağın kopması genellikle ağır reaksiyon koşulları gerektirir bu da çoğu zaman zorlu karakterlerin oluşumuyla sonuçlanan istenmeyen yan reaksiyonlara yol açar.
Kraft ligninden türetilmiş guaiacol daha sonra Ru/C katalizörü kullanılarak 1 bar H2 koşulları altında naylondan önceki adımda elde edilen maddelerden olan Keton Alkol veya KA yağına dönüştürüldü. Düşük H2 basıncının kullanılması, istenmeyen yan ürün olan metoksi-siklohekzanol oluşmadan KA yağına tam seçicilik(selectivity) sağlamak için kritik bir koşul olduğunu kanıtladı. Önemli bir diğer konu olan, ligninin doğrudan işlenmesinde gözlemlenen Ru/C katalizörünün deaktivasyonu, iki aşamalı prosesle önlendi.
Slowing, “Bu iki aşamalı proses, yüksek talep gören katma değerli kimyasalların üretiminde ligninin kullanımı için yeni bir seçenek sunuyor” dedi. “Bu süreci, geri kalan oligomerleri, atık kraft lignin için entegre bir rafineride diğer kimyasal ürünlere aşağı doğru işleme için mevcut bırakan düşük enerjili bir yol olarak görüyoruz.
Araştırma, Royal Society of Chemistry’in Green Chemistry adlı dergisinde, hafif koşullar altında Kraft ligninin naylon öncesi maddelere iki aşamalı prosesle dönüştürülmesinde ayrıntılı olarak açıklanmıştır.
Kaynak : phys.org
