Новое предприятие по производству
пластика из лигнина

Около 50 миллионов тонн лигнина - или структурной части растения - накапливается каждый год в качестве отходов бумажной и целлюлозной промышленности США, сказал он. Дополнительное количество лигнина может поступать с биофабрик, использующих растения для производства этанола, что дает еще 100-200 миллионов тонн отходов лигнина в год. Однако в настоящее время только около 2 процентов отходов лигнина перерабатывается в новые продукты, сказал Юань.

"Лигнин считается одним из самых распространенных биополимеров в мире", - сказал он. "Все эти отходы накапливаются, и было бы здорово использовать их для чего-нибудь".

Исследовательская группа Юаня добилась нескольких успехов в производстве топлива и биопродуктов из лигнина. Но даже процесс производства биотоплива оставляет большое количество отходов. Это заставило их рассмотреть возможность производства углеродного волокна.

Углеродное волокно - не новая концепция. С ним экспериментировали с 1860 года - в основном для лампочек - и оно известно своей высокой прочностью, малым весом и термостойкостью.

Но его производство традиционными способами было дорогостоящим.

"Если вы не можете произвести качественный углеродный материал, то он действительно бесполезен", - сказал Юань.

Поэтому команда более тщательно изучила лигнин.

"Мы обнаружили, что лигнин представляет собой смесь многих молекул разного размера и с разными химическими свойствами. С помощью фракционирования мы разделили лигнин на различные части, а затем обнаружили, что определенные части лигнина очень хороши для производства высококачественного углеродного волокна", - пояснил он.

Исследователь отметил, что лигнин является сложной молекулой, но когда высокоплотная, высокомолекулярная часть отделяется от остальной, она имеет однородную структуру, которая позволяет формировать высококачественное углеродное волокно.

"Мы все еще совершенствуем и оттачиваем качество, но в конечном итоге это углеродное волокно может быть использовано для ветряных мельниц, спортивных материалов и даже велосипедов и автомобилей", - сказал он. "Углеродное волокно намного легче, но имеет такую же механическую прочность, как и другие материалы, используемые сейчас для этих изделий. Этот материал можно использовать для множества различных применений".

"Прелесть этой технологии в том, что она позволяет нам полностью использовать лигнин. В основном мы фракционируем лигнин таким образом, что высокомолекулярная фракция может быть использована для производства углеродного волокна, а низкомолекулярная фракция может быть использована для производства биопластиков и таких продуктов, как модификатор асфальтового вяжущего, используемого на дорогах".

Юань представляет себе многопоточный интегрированный биоперерабатывающий завод, на котором лигнин будет отделяться в одном месте, чтобы на одном предприятии можно было производить различные материалы - углеродные волокна высокой плотности и биопластики низкой плотности, а также биотопливо из растительного сырья, например, травы.

"Когда мы можем использовать одну и ту же биомассу для производства разных вещей, это позволяет получить максимальную экономическую отдачу за счет устойчивости", - сказал он. В конечном итоге это приведет к увеличению количества рабочих мест и экономическому росту сельских районов".

"Вся цепочка поставок находится в Соединенных Штатах, что означает, что рабочие места будут здесь. Биомасса выращивается, собирается и транспортируется здесь. Было бы трудно когда-либо отправлять такое количество отходов в другую страну для производства. Все останется здесь", - сказал Юань. "Это позволит объединить сельскохозяйственное производство и промышленность в биоэкономику, производящую возобновляемые продукты".

Его исследования поддерживаются грантом Управления биоэнергетических технологий Министерства энергетики США.