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之前我们聊过非粮合成生物的重要原料秸秆,并着重介绍了以纤维素为代表的多糖在生物制造中的应用。(详见:随处可见的秸秆,藏着千亿级生物制造产业
无论来自什么作物的秸秆,其结构都由纤维素(多糖,占秸秆 40-50%)、半纤维素(多糖)和木质素(苯基类丙烷等聚合物)组成。
在主流路径中,我们要尽可能地提高木质素溶解度,让糖的损失最小化,降低能耗并提高整体的利用效率,实现从秸秆到葡萄糖的生物合成。
那么剩下的木质素呢?这是地球上最丰富的可再生芳香族化合物资源、第二丰富的有机材料,经常被当作废物处理,每年有超过7亿吨被焚烧或丢弃
一家来自瑞典的合成生物企业Lignin Industries另辟蹊径,选择将木质素作为原料,生产一种可持续生物基塑料Renol®

 

变废为宝,如何做到?

近日,Lignin Industries宣布与一家行业中拥有近70年历史的老牌聚合物企业Hellyar Plastics达成了重要合作。

 

据悉,两家公司在先前秘密合作的18个月中,收到了市场的积极反馈,该材料完全可回收,并在应用中表现出灵活性。

 

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基于此项合作,Hellyar会将这种新型生物基塑料Renol®加入到丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)和聚丙烯(PP)制品中,首批应用于建筑领域,后续探索汽车制造和其他行业的机会。

 

此次合作是 Lignin Industries 经过五年的研发后达成的,最大的特点是可以无缝集成到现有生产流程中,不需要对基础设施进行重大更改。

 

 

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该公司将木质素与生物基油混合成具有可扩展性、可调节的热塑性颗粒Renol®,并且每生产一吨Renol,就会使用0.9吨木质素和 0.1吨生物油,从而实现零浪费。

 

除此之外,该材料还具有更短的注塑成型周期,与开放式回收流完全兼容,而且能在工业规模的重复过程中实现一致的性能。

 

 

该成果有望在不牺牲性能和大幅改动现有产线的情况下,帮助企业过渡到可持续生物制造中来。

 

 

国内有哪些木质素相关研究

多数情况下,木质素还是主要应用在混凝土减水剂、农业肥料、造纸工业等传统领域,在生物制造的探索还集中在研究阶段。

 

国内企业中,凯赛生物在2023年与华东理工大学鲍杰课题组、隆德大学合作,发表了相关成果。

 

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在干法生物炼制技术平台上,以小麦秸秆为原料、以乳酸工程菌同步糖化与共发酵的方式合成了高发酵指标和高手性纯度的D-乳酸。

 

经常规纯化后成功合成了达到高分子量聚乳酸聚合要求的高手性度D-丙交酯

 

学术方面的探索则更多,华中科技大学谢尚县教授团队在Nature子刊上发表相关论文,实现了木质素向可降解塑料的高效转化;

 

天津大学合成生物学前沿科学中心团队,有高效转化木质素合成4-乙烯基苯酚衍生物的论文发表;

 

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中科院天工所吴信团队,也在降解木质素生物资源挖掘和木质素代谢网络解析方面取得了新进展。

 

而在合成生物学期刊《木质素的生物降解和生物利用》这篇论文中,也提到改造后的微生物底盘再辅以代谢工程有望实现木质素到高值产品的高效转化。

 

包括重要的化工中间物(丙酮酸、乳酸、琥珀酸等)、生物脂质和生物材料(聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚羟基烷酯等)。

 

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