Инновационное решение, работающее на энергии света, открывает путь к более экологичным пластиковым изделиям

Университет Аликанте (UA) в сотрудничестве с Политехническим университетом Валенсии (UPV) представил новаторскую технологию, способную преобразовывать лигнин, одно из самых распространенных в мире органических соединений, в ванилин и биоразлагаемые материалы. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications , предлагает устойчивый метод повторного использования растительных отходов и определяет жизнеспособные альтернативы ископаемому топливу, которое в настоящее время является движущей силой химической промышленности.

Лигнин — сложный органический полимер, составляющий почти 30% растительной биомассы. Из-за своей сложной химической структуры он долгое время оставался одной из самых больших нерешенных проблем для биоперерабатывающих предприятий. Традиционные методы переработки обычно приводят к образованию крайне неоднородных смесей, которые чрезвычайно трудно разделить и очистить.

Для решения этой проблемы команда под руководством Университета Аризоны разработала инновационный фотокатализатор на основе антрахинона — доступного и высокостабильного материала. При активации ультрафиолетовым светом этот катализатор избирательно расщепляет наиболее распространенные химические связи в лигнине.

«В этом исследовании мы представляем технологию, которая позволяет нам превращать лигнин в высокоценные продукты, используя только свет и окружающие условия», — пояснил доктор Нестор Гихарро, руководитель исследования. Фотокатализатор улавливает свет и использует эту энергию для избирательного расщепления лигнина. «Кроме того, мы интегрировали эту систему в проточный реактор , что позволяет всему процессу протекать непрерывно, эффективно и в масштабируемом режиме», — добавил исследователь из Университета Аризоны.

В результате этого процесса в качестве основного продукта получается ванилин — основная молекула, отвечающая за аромат ванили, — с рекордным выходом по массе в 7,1%. Это эквивалентно извлечению 94% всех доступных ароматических мономерных единиц. Ванилин — это очень востребованное органическое вещество, широко используемое в пищевой, косметической и химической промышленности.

Что особенно важно, это нововведение обеспечивает полное, безотходное использование сырья. «Фрагменты лигнина, остающиеся после процесса экстракции, впервые были использованы в качестве биоразлагаемых пластификаторов , которые можно перерабатывать с помощью 3D-печати», — подчеркнул доктор Гихарро.

Лабораторные испытания показали, что эти экологически чистые добавки значительно повышают гибкость, прочность и способность биопластиков сохранять форму, не ухудшая при этом их технологичность. Для подтверждения их эффективности в реальных условиях команда успешно напечатала полностью функциональные потребительские товары, включая биоразлагаемый чехол для мобильного телефона, обладающий той же прочностью и свойствами, что и обычные пластмассы.

По мнению авторов, данное исследование представляет собой значительный шаг вперед к всестороннему коммерческому использованию лигнина. Оно закладывает техническую основу для нового поколения устойчивых, высокоэффективных биоперерабатывающих предприятий, напрямую соответствующих европейским требованиям «зеленого перехода» и экономики замкнутого цикла.

Высокоэффективные экологически чистые пластификаторы

В международном исследовании, проводимом под руководством Университетского института электрохимии Университета Аризоны, также принимают участие Университетский институт материаловедения (IUITM) Университета Претории (UPV), Технический исследовательский центр VTT Финляндии и Зальцбургский университет в Австрии.

Команда в кампусе UPV в Алькое сосредоточилась на преобразовании отходов после переработки, поставляемых Университетом Аризоны, в высокоэффективные, возобновляемые и биоразлагаемые пластификаторы. Эти пластификаторы были разработаны специально для полимолочной кислоты (PLA), одного из наиболее широко используемых биополимеров в промышленном производстве.

«Мы использовали побочный продукт для пластификации полимолочной кислоты (PLA), что позволило раскрыть ее удивительные свойства, такие как эффект памяти формы, повышенная гибкость и бесшовная интеграция в аддитивное производство», — сказал профессор Рафаэль Баларт, старший научный сотрудник IUITM-UPV.

Источник: https://techxplore.com/news/2026-06-tough-everyday-products-powered-advance.html