En cada planta, desde los árboles hasta los cultivos, existe una sustancia que forma su madera o sus tallos, fibra, y paredes celulares. Esta sustancia es un polímero natural complejo llamado lignina, y es la segunda fuente de carbono renovable más grande del planeta después de la celulosa.

Esta abundancia natural ha atraído un gran interés de la comunidad de investigadores para convertir químicamente la lignina en biocombustibles. Y si la vida vegetal realmente contiene los componentes básicos de los combustibles renovables, Parecería que estamos literalmente rodeados de posibles fuentes de energía en todos los lugares donde crece el verde.

Pero desenredar las complejas cadenas de estos polímeros en componentes, que puede ser útil para combustibles líquidos y otras aplicaciones que van desde productos farmacéuticos hasta plásticos, ha presentado un desafío continuo para la ciencia y la industria.

Actualmente existen dos formas comunes de procesar la lignina. Uno requiere un ácido más calor alto, y el otro es pirólisis, o tratar con calor intenso en ausencia de oxígeno. Además de ser métodos de procesamiento que consumen energía, los resultados son menos que óptimos.

"Terminas con moléculas individuales que son inestables y reactivas, y se vuelven a polimerizar fácilmente. Es un desastre horrible De Verdad, "explica Igor Slowing, experto en catálisis heterogénea en el Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. "Necesitamos poder deconstruir la lignina de una manera que sea económicamente viable y estable, componentes fácilmente útiles ".

Slowing y otros científicos del Laboratorio Ames están trabajando para alcanzar ese objetivo de comercialización, experimentando con reacciones químicas que descomponen modelos de lignina a bajas temperaturas y presiones. Ya se conocen formas de recuperar subproductos útiles de la lignina mediante la adición de un proceso de estabilización. Pero Slowing y su equipo de investigación llevaron más allá los procesos de descomposición y estabilización, al combinar los dos en un catalizador multifuncional, utilizando ceria modificada con fosfato.

"Nuestro proceso realiza la rotura de material similar a la lignina y la estabilización en un solo paso en condiciones muy suaves, "dijo Slowing." Lo interesante es que aunque hay dos tipos diferentes de procesos químicos que ocurren en un solo material, parecen funcionar de forma sinérgica, y pueden hacerlo a una temperatura más baja ".

En otro experimento, El equipo de investigación de Slowing pudo procesar un material relacionado, fenol, en precursores industriales útiles para la producción de nailon. Este trabajo utilizó un catalizador hecho de ceria y paladio dopado con sodio, lo que aumentó significativamente la reactividad del proceso. También eliminaron el uso de hidrógeno, que se produce a partir del tratamiento con vapor de gas natural, y utilizó en su lugar un proceso de hidrogenación basado en alcohol que conserva la energía.

Continúan las investigaciones. "Ambos resultados fueron muy prometedores, y nuestro siguiente paso es combinar los dos experimentos en uno, y lograr la deconstrucción de la lignina utilizando hidrógeno de una fuente renovable, "dijo Slowing.