طريقة فصل اللجنين يمكن أن تجعل المواد المتجددة مربحة

الإبلاغ في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوماستخرج الباحثون في جامعة ولاية واشنطن ما يصل إلى 93% من اللجنين بنقاء يصل إلى 98% من قش القمح، مما أدى إلى إنتاج كمية كبيرة من المادة بطريقة موحدة يمكن أن تجعلها أكثر جاذبية للاستخدام الصناعي.

وقال شياو تشانغ، الأستاذ في كلية الجينات وليندا فويلاند للهندسة الكيميائية والهندسة الحيوية بجامعة WSU، والذي قاد العمل: 'تسمح لنا هذه الطريقة باستخلاص اللجنين من المواد النباتية في شكله الأصلي وبإنتاجية عالية'. 'لقد تمكنا من أن نثبت للصناعة أنه من الممكن صنع اللجنين عديم اللون والرائحة، ويمكننا صنع قدر كبير من المادة للبدء في تقييم تطبيقاتها'.

اللجنين هو ثاني مصدر الكربون المتجدد الأكثر وفرة، ويشكل حوالي 30٪ من الكربون غير القائم على الوقود الأحفوري على الأرض. وهو موجود في جميع النباتات الوعائية، حيث يشكل جدران الخلايا ويزود النباتات بالصلابة. يسمح اللجنين للأشجار بالوقوف، ويمنح الخضروات صلابة ويشكل حوالي 20% إلى 35% من وزن الخشب. تحمل هذه المادة وعدًا كبيرًا كمقدمة للمواد الحيوية والوقود، ولكن من الصعب أيضًا استخلاصها من النباتات.

عادةً ما يتم فصل المادة أثناء صناعة الورق والتكرير الحيوي، لكن هذه العمليات غالبًا ما تلوث وتغير خصائص اللجنين الكيميائية والفيزيائية، مما يقلل من قيمته. لذلك يتم حرق معظم اللجنين لإنتاج الوقود والكهرباء أو استخدامه في منتجات منخفضة القيمة، مثل إضافات الأسمنت أو كمادة رابطة في علف الحيوانات. إن إنتاج مادة اللجنين الأكثر تجانسًا يوفر الفرصة لمتابعة تطوير مواد عالية القيمة لتحل محل المواد البلاستيكية والبوليمرات المشتقة من النفط.

وقال تشانغ، الذي يشغل منصبًا مشتركًا في مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني: 'بسبب عدم تجانسه، لا يمكن استخدام اللجنين كمادة قيمة على الرغم من الجهود المبذولة على مدار قرون'. 'كان المثل يقول: 'يمكنك صنع أي شيء من اللجنين، باستثناء المال'. هناك قدر كبير من عدم التجانس في الجزيئات بحيث لا يمكن لأحد أن يصنع أشياء منها بشكل موثوق.'

في عملهم، استخدم الباحثون مذيبًا لفصل اللجنين عن قش القمح، وتمكنوا من الحفاظ على خصائصه الرئيسية والتحكم فيها، وإنتاج جزيء أكثر تجانسًا بوزن جزيئي ثابت يجعله أكثر فائدة للصناعة. وكان اللجنين المستخرج ذو لون فاتح، وهو أشبه باللجنين الموجود في الطبيعة.

ولأنه مركب غني بالإلكترونات، كان للجنين انجذاب قوي للمذيب، وسمحت تفاعلات الإلكترون للباحثين باستخراجه بأقل قدر من التفاعلات الكيميائية، مما أدى إلى حماية بنيته الجزيئية الطبيعية التي غالبًا ما تتضرر بسهولة في عمليات الفصل الكيميائي.

قدم مكتب التسويق التابع لجامعة WSU براءة اختراع مؤقتة وسيساعد الباحثين على توسيع نطاق هذه التكنولوجيا وتسويقها تجاريًا في نهاية المطاف. ولجعله أكثر قابلية للتطبيقات الصناعية، يعمل فريق البحث على تقليل وقت المعالجة الطويل وكمية مواد التنقية الكيميائية اللازمة.

تم إنجاز هذا العمل بالتعاون مع إدواردو أبرا، عالم حسابي من PNNL، والبروفيسور آرت راغاوسكاس من جامعة تينيسي، نوكسفيل. وقد تم دعمه من قبل مؤسسة العلوم الوطنية والمعهد الوطني للأغذية والزراعة التابع لوزارة الزراعة الأمريكية، بالإضافة إلى صندوق فجوة التسويق التابع لجامعة WSU.