فراوری ترکیباتی شبیه به نفت از گیاهان با یاری فناوری نانو - همیار مشاوره

به گزارش همیار مشاوره، تیمی از محققان با ترکیب تخمیر و پالایش شیمیایی، فناوری را توسعه داده اند که می تواند مایعات نفت مانند را از گیاهان فراوری کند. در این فناوری از نانوذرات به عنوان کاتالیست استفاده شده است.

به گزارش گروه دانشگاه همیار مشاوره؛ تیمی از محققان دانشگاه مینه سوتا، با ترکیب تخمیر و پالایش شیمیایی، فناوری را توسعه داده اند که می تواند مایعات نفت مانند را از گیاهان فراوری کند. در این فناوری از نانوذرات به عنوان کاتالیست استفاده شده است. این مایعات تنو پذیر می توانند جایگزین پایدارتری برای سوخت های فسیلی امروزی باشند که برای فراوری محصولات روزمره مانند ظروف و کیسه های پلاستیکی، قطعات خودرو، روان نماینده ها و صابون ها استفاده می شوند.

نتایج مطالعه نو دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا برکلی و دانشگاه مینه سوتا به صورت آنلاین در Nature Chemistry، از گروه انتشارات Nature منتشر شده است.

همواره استفاده از گیاهان به عنوان منبع فراوری پلاستیک برای دانشمندان سخت بوده است، زیرا ترکیبات موجود در گیاهان از قند هایی تشکیل شده اند که هیچ شباهتی به مولکول های به دست آمده از نفت ندارند. قند کلیدی در گیاهان گلوکز است که حاوی مقادیر زیادی اکسیژن بوده و شش کربن دارد که برای بسیاری از کاربرد های مهم این ساختار بسیار کوچک است. برای استفاده از گیاهان در ساختن مواد نو، هر دو مشکل باید حل گردد، در فرآیند تبدیل باید اتم های اکسیژن را از گلوکز جدا کرد و مولکول ها باید برای ساخت محصولات بزرگ تر ترکیب شوند.

محققان مرکز پلیمر های پایدار NSF یک فناوری بهینه برای ساخت مایعات پایدار مشابه ترکیبات نفتی ارائه نموده اند که در آن از ترکیب دو فناوری مختلف استفاده شده است. ابتدا گلوکز به دست آمده از گیاهان با میکروب ها تخمیر می گردد تا بیشتر اکسیژن این ترکیب حذف گردد. در مرحله دوم، کاتالیزور های اکسید فلز، اکسیژن به جامانده را از بین بردند و مولکول ها را با هم ترکیب کردند تا توزیع مفیدی از الفین ها را که بلوک های سازنده صنایع شیمیایی هستند، ایجاد نمایند.

میشل چانگ، پروفسور شیمی و مهندسی شیمی و زیست مولکولی در دانشگاه کالیفرنیا برکلی و رهبر این گروه تحقیقاتی گفت: دیدگاه ما در ابتدا این بود که احتیاج به یافتن مولکولی داشتیم که بتواند به راحتی با تخمیر، بیشتر اکسیژن را از گلوکز جدا کند. ما برای استفاده از قابلیت های منحصربه فرد زیست شناسی مولکولی، فرآیندی شیمیایی را بهینه سازی کردیم تا پس از آن بتوانیم بقیه مشکل را با کاتالیزور های نانوذرات فلزی حل کنیم.

گروه پروفسور چانگ یک سویه منحصر به فرد از اشریشیا کلی ایجاد کردند که گلوکز را به هیدروکسی اسید های هشت و 10 کربنی تبدیل می کرد. میکروب ها به وسیله مهندسی ژنتیک بهینه شدند تا بتوانند این مولکول ها را از قند گیاهی بسازند.

چانگ گفت که مولکول هدف به گونه ای طراحی شده است که اکسیژن در موقعیت های راهبردی باقی بماند تا تبدیل پایین دستی را کارآمدتر کند.

دوئنهاور که یکی از نویسندگان این مطالعه تحقیقاتی بود، گفت: مولکول های تنوپذیر زیستی که گروه پروفسور چانگ ساختند، مواد خام برای پالایش کاتالیزوری بودند. این مولکول ها به میزان کافی اکسیژن داشتند که می توانستیم آن ها را با استفاده از کاتالیزور های نانوذرات فلزی به مولکول های مفیدتر تبدیل کنیم. این کار به ما امکان داد تا محصولات مولکولی مختلفی را فراوری کنیم، درست مانند فرآورده های نفتی معمولی، به جز این که این بار از منابع تنوپذیر استفاده می کردیم.

آزمایشگاه داوئنهاور در دانشگاه مینه سوتا طیف گسترده ای از کاتالیزور ها را غربالگری کرد تا نشان دهد که مولکول های زیستی نفت ساخته شده از تخمیر می توانند به طیف وسیعی از مواد شیمیایی مهم تبدیل شوند. نتایج کار آن ها شامل مولکول های کوچک برای ساخت پلیمر های کلیدی مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن بود، موادی که مورد استفاده در محصولاتی مانند کیسه های پلاستیکی و مولکول های سایز میانه برای ساخت مواد لاستیکی هستند.

مهمتر از همه این بود که، توانایی ترکیب مولکول های محصول تخمیر با هم برای فراوری مولکول های بزرگتر فراهم بود که این کار می تواند به عنوان پایه ای برای ساخت مولکول های صابون مانند برای کاربرد های تمیز کردن و مولکول های زنجیره طولانی تر برای روان نماینده ها باشد.