Un grupo de investigadores del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. Ha descubierto una forma de convertir un subproducto común del proceso de fabricación de papel en valiosos precursores químicos para la fabricación de nailon. El proceso es mucho más respetuoso con el medio ambiente en términos de los disolventes utilizados y las entradas de energía que otros métodos y proporciona una alternativa útil a la quema de productos de desecho de la fabricación de pasta.

La lignina Kraft (del alemán que significa fuerza) es un importante producto de desecho de la industria del papel, que asciende a unos 50 millones de toneladas anuales. Esta lignina residual se quema típicamente para obtener calor, sin embargo, ese proceso también libera dióxido de carbono al medio ambiente.

Los investigadores del laboratorio Ames descubrieron que el tratamiento de esta lignina con hidróxido de sodio acuoso a temperaturas razonables (200 ° C) produce guayacol. El guaiacol se puede convertir en precursores de nailon en condiciones aún más suaves utilizando catalizadores adecuados, creando una nueva, proceso viable de dos pasos para producir importantes productos químicos a partir de la lignina.

"Descubrimos que la lignina Kraft se despolimerizó en una solución alcalina diluida a una temperatura relativamente baja (200 ° C) en un entorno de presión de nitrógeno ambiental, "dijo Igor Slowing, Investigador principal y científico del laboratorio Ames. "Pudimos producir guayacol con alta selectividad (> 80%) en una cantidad total de monómero del 13% en base a la entrada de lignina.

El equipo utilizó una serie de técnicas que incluyen un conjunto de experimentos de resonancia magnética nuclear (RMN) con solución avanzada y estado sólido, espectrometría de masas y reacciones modelo para determinar que el guayacol se generó principalmente a través de la escisión de los enlaces β-O-4 en la estructura original de la lignina. La ruptura de este tipo de unión a menudo requiere condiciones de reacción severas, que muchas veces conducen a reacciones secundarias indeseables que resultan en la formación de caracteres intratables ".

El guayacol derivado de lignina de Kraft se convirtió luego en el precursor de nailon, alcohol cetónico o aceite KA, utilizando catalizador de Ru / C por debajo de 1 bar de H2. El uso de baja presión de H2 resultó fundamental para garantizar la selectividad total al aceite KA, sin formación del subproducto de metoxiciclohexanol no deseado. En tono rimbombante, la desactivación del catalizador Ru / C observada en el tratamiento directo de la lignina, se evitó en el procedimiento de dos pasos.

"Este proceso de dos pasos proporciona una nueva opción para la utilización de lignina en la producción de productos químicos de valor agregado de alta demanda, ", dijo Slowing." Visualizamos este proceso como un camino de baja energía que deja los oligómeros restantes disponibles para el procesamiento posterior en otros productos químicos en una refinería integrada para residuos de lignina Kraft ".

La investigación se ha detallado en la revista de la Royal Society of Chemistry. Química verde , Conversión en dos pasos de lignina Kraft en precursores de nailon en condiciones suaves.