Phát triển con đường sản xuất vanillin “xanh hơn” từ bột giấy

18/05/2020 00:05

728

Vanillin là một trong những hóa chất và hương liệu phổ biến nhất trên thế giới. Tuy nhiên, 85% trong số đó được tổng hợp từ hóa dầu và ngành công nghiệp hóa chất thực phẩm đang mong muốn tìm kiếm các nguồn nguyên liệu bền vững hơn. Các nhà nghiên cứu hiện đã phát triển một phương pháp điện hóa để thu được vanillin từ lignin, một loại polymer sinh học, sản phẩm phụ của ngành công nghiệp giấy (ACS Sustainable Chem. Eng. 2020, DOI: 10.1021 / acssuschemeng.0c00162).

Lignin, còn lại sau khi sợi cellulose được lấy ra khỏi gỗ để làm giấy, chứa hỗn hợp các hợp chất thơm và các nhà hóa học đã tìm ra cách để biến thành một loạt các sản phẩm hữu ích. Trong nghiên cứu mới, Siegfried R. Waldvogel, thuộc Đại học Johannes Gutenberg Mainz và các đồng nghiệp đã tạo ra vanillin thông qua một phản ứng đơn giản.

Đầu tiên họ hòa tan lignin và xút trong nước và đun nóng dung dịch. Tiếp theo, họ cho một dòng điện đi qua dung dịch pH cao bằng cách sử dụng các điện cực niken, phá vỡ lignin và oxy hóa nó để tạo ra vanillin với hiệu suất lên tới 4,7%. Điều này có vẻ không ấn tượng, nhưng nó là một phản ứng đáng chú ý, theo Wal Walogogel. Không có sản phẩm phụ độc hại được tạo ra.

Công ty Scandinavia Borregaard đã sản xuất vanillin thương mại từ lignin thông qua quá trình oxy hóa được xúc tác bằng đồng. Tuy nhiên, quá trình này đòi hỏi nhiệt độ và áp suất cao, và các bước thanh lọc tốn kém để loại bỏ chất xúc tác, Waldvogel nói. Ngoài ra, nó sử dụng nguyên liệu lignin chuyên dụng hơn, trong khi phương pháp mới sử dụng lignin từ quy trình kraft (quy trình làm bột giấy bắt đầu từ gỗ), sử dụng sản xuất tới 90% bột giấy trên thế giới. Khoảng 150 triệu t lignin kraft được tạo ra mỗi năm, Waldvogel nói, làm cho nó trở thành vật liệu carbon có sẵn rộng rãi nhất sau dầu thô.

Quy trình này “xanh hơn” các lựa chọn thay thế hiện có, ông Pablo Ortiz, một nhà hóa học chuyên nghiên cứu phát triển bền vững tại VITO, Viện nghiên cứu công nghệ Flemish. Hơn nữa, ông đánh giá cao việc sử dụng kraft lignin làm nguyên liệu ban đầu. Có khả năng, phương pháp này có khả năng cho hiệu suất tạo vanillin cao hơn Borregaard,, chiếm 0,3% trọng lượng tổng thể.

Team nghiên cứu của Walvogelel có một khoản trợ cấp mới từ Ủy ban Châu Âu để xây dựng một nhà máy thí điểm sản xuất vanillin liên tục ở quy mô lớn hơn. Cuối cùng, các nhà nghiên cứu muốn sử dụng lignin kraft thô trực tiếp từ quy trình nghiền, một loại nguyên liệu cơ bản (black liquor) để giảm lượng xút và nước.

DS Phương Thảo

Theo Chemical & Engineering News.