14.8: Сировина з відходів целюлози

Last updated
Save as PDF

Page ID: 18261

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Велика кількість багатої целюлозою відходів біомаси утворюється як побічні продукти рослинництва у вигляді соломи, що залишилася від врожаю зерна, залишків багаси від екстракції сахарози з цукрової тростини та інших рослинних залишків. Ця біомаса являє собою велику кількість по суті вільної сировини, яка потенційно може бути перетворена на цінну хімічну сировину. Один із способів, яким це можна зробити, - це використання ферментних систем для розщеплення целюлози на глюкозний цукор, який використовується безпосередньо як сировина або ферментований для виробництва етанолу. Безпосереднє перетворення відходів целюлози в сировину - ще один шлях. На щастя, природа забезпечила для цієї мети ефективні мікроорганізми у вигляді бактерій рубця, які живуть у шлунках великої рогатої худоби та пов'язаних з ними жуйних тварин. Було встановлено, що ці бактерії добре функціонують у великих ферментерах, з яких виключається кисень, якщо рослинні залишки спочатку обробляють вапном (хімічні формули Ca (OH) ₂ і CaCo ₃), виробляючи коротколанцюгові органічні кислоти, які існують у вигляді їх солей кальцію в присутності вапна.

Органічні кислоти, що виробляються бактеріями рубця у тварин, які можуть використовувати целюлозу як їжу, всмоктуються з травної системи тварин і використовуються в якості їжі. Кислоти, що виробляються в ферментерах, мають форму солей кальцію, основні з яких складаються з ацетату кальцію, пропіонату кальцію і бутирату кальцію. Ці кальцієві солі органічних кислот можуть бути перероблені декількома способами для отримання сировини для різних органічних синтезів. Як показано на малюнку 14.6, підкислення солей дає відповідні органічні кислоти. Реакція цих кислот з елементарним воднем (гідрування) може бути використана для перетворення їх в спирти. Термічна обробка (піроліз) солей кальцію органічних кислот при 450 °С виробляє кетони, такі, як показано на малюнку 14.6. Ці сполуки є цінною сировиною для ряду різних операцій хімічного синтезу.

Малюнок 14.6. Виробництво органічних хімічних речовин з целюлози починається з її розпаду бактеріями, виділеними з рубця у тварин, здатних перетравлювати целюлозу. Перші продукти - карбонові кислоти, які можуть бути перетворені в спирти шляхом гідрування і в кетони шляхом піролізу