科学家将废弃木材废料转化为有价值的化学品
一种新型酶可以通过基于过氧化氢的绿色加工方法将木质素废物转化为有价值的化学品，为基于石油的方法提供了一种更清洁、可持续的替代方案。木质素是林业生产的副产品，源自植物，目前约有98%被丢弃。然而，一种新发现的酶或许能够利用环保的绿色化学方法，从这些废弃物中高效提取有价值的分子。
新发现的酶以粉色突出显示。图片来源：阿德莱德大学
这些提取的分子可作为香水、调味品、燃料和药品等产品的组成部分，将大量未使用的废物流转化为宝贵的资源。
阿德莱德大学阿德莱德显微镜中心低温电子显微镜专家 Fiona Whelan 博士表示：“合成此类化学品的传统化学工艺依赖于石油基起始化合物和重金属催化剂，这使得它们成为不可再生且具有内在毒性的工艺。”她的研究成果发表在《自然通讯》杂志上。
“这种新的催化处理方法将支持其他新的绿色化学‘酶工厂’或生物精炼厂的开发，将木质素和其他生物废物流转化为宝贵的精细化学品库。”
木质素是硬质聚合物的名称，它在硬木和软木中起着机械支撑的作用，是地球上最丰富的聚合物之一。农业和林业每年产生约 1 亿吨废弃木质素，但这些木质素可以转化为目前从化石燃料中获取的化学品的有前景的可再生和可持续原料。
“利用木质素的策略涉及化学和生物过程的结合，”该大学物理、化学和地球科学学院副教授斯蒂芬贝尔说。“使用高温、高压、强酸和有毒溶剂来分解废物流中的聚合物。然后，废物中有价值的化合物会被提取出来，并在高于400°C的温度下进行进一步的化学处理，以‘增值’木质素。这些工艺成本高昂，而且对环境有害。”
硬木木质素有两种关键化学成分，需要加工才能制成有用的化合物。
研究人员此前发现了一种可用于分解其中一种化合物的酶，这种化合物也存在于软木中，但尚未发现可以利用第二种更复杂的硬木化合物（约占废料的 50%）的生物分解过程。
Whelan说：“木质素的生物分解发生在复杂的微生物群体中，真菌酶可能会分解坚硬的聚合物，而细菌则会吸收不活泼的较小化合物并对其进行加工以获取代谢能量。纵观微生物界，我们发现一种土壤细菌，Amycolatopsis Thermoflava，含有可以廉价地处理木质素分子的酶，利用过氧化氢来驱动反应，从而使增值过程对环境的危害大大降低。”
研究团队以这种新酶为模型，将过氧化氢驱动的活性改造到其他酶中，以产生未来的绿色化学方法，用于生产用于香精、香料和药物化学工业的高价值化学品。
编译自/ScitechDaily
