'Plugging in ' sản xuất nhựa sinh học thân thiện với môi trường
Máy kéo màu xanh lá cây kéo một xe hàng màu đỏ đi qua cánh đồng lúa miến năng lượng sinh học cao hơn máy kéo. Một vụ lúa miến năng lượng sinh học được thu hoạch gần College Station. (Ảnh Texas A&M AgriLife)
Nhựa sinh học - loại nhựa có thể phân hủy sinh học được làm từ các chất sinh học chứ không phải dầu mỏ - có thể được tạo ra theo cách kinh tế hơn và thân thiện với môi trường hơn từ các sản phẩm phụ của râu ngô, cỏ và sản xuất nông nghiệp mesquite, theo một nghiên cứu mới của nhà khoa học Texas A&M AgriLife Research. .
Joshua Yuan, Tiến sĩ, nhà khoa học AgriLife Research, giáo sư và chủ nhiệm bộ môn Sinh học Tổng hợp và Sản phẩm tái tạo tại Đại học Nông nghiệp Texas A&M, cho biết cách tiếp cận mới này liên quan đến quy trình tiền điều hòa "plug-in", một điều chỉnh đơn giản cho các nhà máy lọc nhiên liệu sinh học. Khoa học Sự sống Khoa Bệnh học Thực vật. Các công nghệ "plug-in" này cho phép tối ưu hóa lignin bền vững, tiết kiệm chi phí - thành phần chính của nhựa sinh học được sử dụng trong bao bì thực phẩm và các vật dụng hàng ngày khác.
Dự án trị giá 2,4 triệu đô la được tài trợ bởi Văn phòng Công nghệ Năng lượng Sinh học Năng lượng Tái tạo và Hiệu quả Năng lượng của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. Nghiên cứu gần đây đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.
Yuan và các nhà nghiên cứu đang đệ trình các yêu cầu trong giai đoạn tiếp theo để được tài trợ thêm cho dự án.
Một quá trình thích ứng
Yuan cho biết: Khai thác và sử dụng hiệu quả lignin là một thách thức lớn đối với các nhà máy lọc dầu sinh học.
"Quy trình của chúng tôi sử dụng năm công nghệ tiền xử lý thông thường và sửa đổi chúng để sản xuất nhiên liệu sinh học và nhựa cùng nhau với chi phí thấp hơn."
Nghiên cứu của Yuan được xây dựng dựa trên công trình nghiên cứu trước đây về các phương pháp chiết xuất nâng cao cho lignin.
Yuan cho biết, phương pháp mới, được đặt tên là "các quy trình tiền điều hòa plug-in của lignin", hoặc PIPOL, có thể được thêm trực tiếp vào các nhà máy sản xuất sinh học hiện tại và không quá tốn kém. PIPOL được thiết kế để tích hợp lignin hòa tan, điều hòa và lên men, biến nó thành năng lượng và làm cho nó dễ dàng thích ứng với các thiết kế lọc sinh học.
Kinh tế sinh học 'một ưu tiên của liên bang'
Yuan cho biết lĩnh vực kinh tế sinh học và sản xuất phong thủy sinh học là một ưu tiên của liên bang vì Văn phòng Chính sách Khoa học và Công nghệ của Nhà Trắng chỉ ra cơ sở hạ tầng kinh tế sinh học, đổi mới, sản phẩm, công nghệ và dữ liệu để nâng cao tăng trưởng kinh tế Hoa Kỳ.
Cây lúa miến lai lâu năm năng suất cao có thể được sử dụng làm nguyên liệu để tạo ra nhựa sinh học theo cách kinh tế hơn và thân thiện với môi trường. (Ảnh Texas A&M AgriLife của Kay Ledbetter)
Kinh tế sinh học hỗ trợ khoảng 285.000 việc làm và tạo ra 48 tỷ đô la doanh thu hàng năm.
"Đổi mới là chìa khóa để đạt được sự tăng trưởng và sử dụng rộng rãi hơn nhựa phân hủy sinh học. Việc thương mại hóa nhà máy lọc sinh học linocellulosic bị cản trở bởi các sản phẩm giá trị gia tăng hạn chế từ sinh khối, thiếu việc sử dụng lignin cho các sản phẩm có thể thay thế nấm và tổng sản lượng có giá trị thấp với ethanol là sản phẩm chính, ”anh nói. "Khám phá gần đây này sẽ tạo ra những bước tiến đáng kể để vượt qua một số thách thức này."
Yuan cũng chào hàng nghiên cứu về các khía cạnh thân thiện với môi trường của nó.
Ông nói: “Chúng tôi đang sản xuất hơn 300 triệu tấn nhựa mỗi năm. "Điều quan trọng là phải thay thế những thứ đó bằng nhựa có thể phân hủy sinh học. Công việc này cung cấp một con đường sản xuất nhựa sinh học từ chất thải nông nghiệp thông thường như [sản xuất] ngô, cỏ và gỗ khác.
"Chúng tôi nghĩ rằng nghiên cứu này rất phù hợp về mặt công nghiệp và chỉ có thể giúp cho phép ngành công nghiệp lọc sinh học và polyme [đạt được] hiệu quả cao hơn và cơ hội kinh tế."
Vai trò của phụ phẩm nông nghiệp
AgriLife Research và Trường Cao đẳng Nông nghiệp và Khoa học Đời sống cùng cam kết tìm kiếm các giải pháp thông qua khoa học để giải quyết các thách thức về môi trường. Nghiên cứu của họ đã phát hiện ra rằng các sản phẩm bền vững như mesquite và cao lương trọng tải cao có thể được sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất nhiên liệu sinh học.
Các phụ phẩm nông nghiệp như râu ngô và các loại cỏ khác là nguồn nguyên liệu thay thế cho các nhà máy nhiên liệu sinh học, Yuan nói. Những điều này tạo ra các nguồn doanh thu mới tiềm năng cho nông dân cũng như lĩnh vực giao thông vận tải nguyên liệu đã thu hoạch và cây trồng phụ phẩm đến các hoạt động của nhà máy lọc dầu.
Yuan cho biết: “Chúng tôi đã chứng minh rằng nhựa sinh học từ nhà máy lọc sinh học lignocellulosic có thể có lợi hơn về mặt kinh tế, điều này mở ra con đường mới để sử dụng chất thải nông nghiệp để sản xuất nhựa phân hủy sinh học. "Khám phá này sẽ giảm thiểu những thay đổi khí hậu toàn cầu thông qua việc thay thế nhiên liệu hóa thạch và chất dẻo khó phân hủy bằng chất dẻo tái tạo và phân hủy sinh học."
