Китайские химики разработали нанокатализатор на базе соединения платины и кобальта, который способен очень эффективно расщеплять молекулы лигнина, самой прочной составляющей древесины, и превращать его в биотопливо и другие полезные для промышленности вещества. Результаты первых опытов с катализатором были представлены в статье в научном журнале Nature Catalysis.

«Мы обнаружили, что наночастицы платины, покрытые одиночными атомами кобальта, способны избирательным образом расщеплять связи между атомами углерода и кислорода в молекулах лигнина, гваякола и других похожих на них молекул и превращать их в эфиры с 72-процентным уровнем эффективности. Это открывает дорогу для возобновляемого производства эфиров и других веществ из природной биомассы», – пишут исследователи.

Нанокатализатор был разработан группой китайских химиков под руководством профессора Института химии Китайской академии наук в Пекине Ханя Бусина. Он представляет собой наноструктурированный материал, который избирательным образом взаимодействует с конкретным типом химических связей между атомами углерода и кислорода, которые соединяют с друг другом звенья лигнина и других похожих на него биополимеров.

Как объясняют исследователи, эти связи сложнее расщепить, чем другие типы соединений между атомами кислорода и углерода в молекулах лигнина и его аналогов. По этой причине биополимеры крайне сложно разбить на более просто устроенные молекулы, представляющие большую ценность для химической промышленности и производства биотоплива, и при этом не разрушить эти одиночные звенья разлагаемого биополимера.

Китайские химики выяснили, что эту проблему можно решить, если использовать металлический нанокатализатор, содержащий в себе не один, а два разных металла – кобальт и платину. Их комбинация заставляет катализатор значительно активнее взаимодействовать с теми частями молекул лигнина и других биополимеров, в которых атомы кислорода связаны не только с углеродом, но и с одним атомом водорода.

Проведенные учеными опыты показали, что созданный ими катализатор преобразовал гваякол, одно из производных лигнина, в молекулы ароматических эфиров с 72% уровнем эффективности. Это позволяет использовать данный наноматериал для превращения растительного сырья в биотопливо на базе эфиров, а также в различные реагенты для химической промышленности, подытожили исследователи.

О производстве биотоплива

За последние два десятилетия химики и биологи создали несколько десятков методов выработки биотоплива из различных типов растительной биомассы при помощи катализаторов, грибков и микробов. Производство биотоплива пока осложнено тем, что для его получения необходимо использовать катализаторы, которые разлагают два основных компонента растительной биомассы, целлюлозу и лигнин, на более простые органические молекулы.