In der Welt der Chemie ist eine große kleine Revolution im Gange, deren Epizentrum ein Labor an der University of Wisconsin-Madison ist. Hier hat ein Team von Wissenschaftlern eine Entdeckung gemacht, die die Art und Weise, wie wir Schmerzmittel (und mehr), Kraftstoffe und eine Vielzahl anderer lebenswichtiger Produkte herstellen, für immer verändern könnte. Ihre Intuition? Nutzen Sie das Holz von Bäumen, insbesondere Pappeln, als Rohstoff für wertvolle Substanzen wie Paracetamol.
Das ist aber noch nicht alles: Durch ihr innovatives chemisches Verfahren lassen sich aus Holz auch Farbstoffe, Klebstoffe, biologisch abbaubare Kunststoffe und vieles mehr gewinnen. Ein Durchbruch, der verspricht, diese Produkte billiger, ökologischer und unabhängiger von Öl zu machen. Und das könnte der Produktion von Biokraftstoffen neues Leben einhauchen und sie endlich mit fossilen Brennstoffen konkurrenzfähig machen.
Vom Öl zur Pappel: eine neue Quelle für Paracetamol
Paracetamol, auch Paracetamol genannt, ist eines der am häufigsten verwendeten Medikamente weltweit. Der weltweite Marktwert beträgt etwa 130 Millionen US-Dollar pro Jahr. Es ist der Wirkstoff, der weit verbreiteten Medikamenten wie Tachipirina, Efferalgan, Tachiflu, Zerinol, Neoborocillina und im Ausland Tylenol zugrunde liegt.
Seit seiner Einführung (Anfang des 900. Jahrhunderts) wird dieses Medikament traditionell aus Kohlenteer oder Erdölderivaten hergestellt. in 2019, das erste Signal: Steven Karlen e Johannes Ralf, bzw. Forscher und Professor für Biochemie an der University of Wisconsin-Madison, zeigten, wie Paracetamol mit einer bekannten chemischen Reaktion aus einer in Pappeln vorkommenden Verbindung gewonnen werden kann.
Jetzt hat Karlens Team den Prozess verbessert, um Paracetamol und andere Schmerzmittel, Pigmente, Stoffe und biologisch abbaubare Kunststoffe mit einem kumulierten Marktwert von mehr als 1,5 Milliarden Euro herzustellen. Ich werde die Suche hier verlinken.
Ein Produktportfolio, das laut Karlen Dutzende kleiner Bioraffinerien unterstützen könnte, die in größere Zentren strömen, ohne den Markt zu sättigen.
Wieder einmal ist Lignin der Protagonist: eine Mine wertvoller Verbindungen
Der Schlüssel zu dieser Innovation liegt im Lignin, dem Teil der Zellwand, der Pflanzenzucker zusammenhält und für Struktur sorgt. Lignin, bereits untersucht für die Produktion revolutionärer Batterienist reich an wertvollen aromatischen Verbindungen, die viele Petrochemikalien ersetzen und Bioraffinerien zusätzliche Einnahmequellen bieten könnten, um pflanzliche Kraftstoffe kostenwettbewerbsfähig zu machen.
Die Herausforderung? Zerlegen Sie die komplexe und unregelmäßige Molekülkette in nützliche Komponenten. Und jetzt haben wir herausgefunden, dass die p-Hydroxybenzoat (pHB), eine Paracetamol-ähnliche Verbindung, die im Lignin der Pappel vorkommt, lässt sich durch chemische Behandlung relativ leicht gewinnen.
Von einem Baum Schmerzmittel und Möglichkeiten
Während die ursprüngliche Entdeckung zeigte, dass es chemisch möglich war, pHB in Paracetamol umzuwandeln, stimmte es auch, dass der Prozess nicht genügend Rohmaterial in das Endprodukt umwandelte.
Nun, der Forscher Vitaliy Tymochin fanden heraus, dass die Behandlung von Pappelbiomasse mit einer anderen (und billigeren) Methode fast den gesamten pHB in eine andere Chemikalie umwandelt, die dann mit anderen Anwendungen in Paracetamol oder ein weniger wertvolles Molekül umgewandelt werden kann.
Sie können Schmerzmittel herstellen, Farbstoffe wie schwarze Tinte, Polymere, die in Stoffen oder Materialien verwendet werden können, sie in Klebstoffe umwandeln oder ähnliches. Es hat einen riesigen Markt und ein tolles Preis-Leistungs-Verhältnis.
Durch das Recycling des nicht umgesetzten Produkts durch einen kontinuierlichen Reaktor, Wissenschaftler Es gelang ihnen, 90 % des Rohstoffs in Paracetamol umzuwandeln, die sie mit einer wirtschaftlicheren Methode als herkömmliche Reinigungstechniken extrahierten. Karlen sagt, dass es möglich sein sollte, eine Ausbeute von 99 % zu erreichen.
Das Verfahren zur Gewinnung von Schmerzmitteln und mehr aus Pappeln: umweltfreundlich und industrialisierbar
Der Prozess basiert hauptsächlich auf Wasser, basiert auf umweltfreundlichen Lösungsmitteln und erfolgt kontinuierlich statt diskontinuierlich, was ihn ideal für industrielle Anwendungen macht. Aus diesem Grund wird es derzeit bereits von der Wisconsin Alumni Research Foundation patentiert, der gemeinnützigen Organisation, die universitäre Entdeckungen kommerzialisiert, um laufende Forschung zu unterstützen.
Was bedeutet das? Das bedeutet, dass wir bald die Geburt einer neuen Generation kleiner Bioraffinerien erleben könnten, die in der Lage sind, Holz in eine Vielzahl wertvoller Produkte umzuwandeln und so neue Arbeitsplätze und wirtschaftliche Möglichkeiten zu schaffen, insbesondere in ländlichen und forstwirtschaftlichen Gebieten.
Schmerzmittel im Mittelpunkt eines neuen, zarten grünen Gleichgewichts
Die Pappel ist ein Baum mit besonderen Eigenschaften, die sie in den Mittelpunkt vieler Nutzungen stellen. Von Textilfasern bis zu Möbeln, von Zellstoff bis zur CO2-Sequestrierung. Es wächst um einen Meter pro Jahr, kann schnell rotieren und wir riskieren nicht, die Abholzung der Wälder zu beschleunigen, wenn wir es auch für Schmerzmittel verwenden.
Natürlich ist der Weg noch lang und nicht ohne Hindernisse. Um diese vielversprechende Entdeckung in eine weit verbreitete, für alle zugängliche Realität umzusetzen, sind Investitionen, weitsichtige Richtlinien und die Zusammenarbeit zwischen Forschung, Industrie und Regierung erforderlich.
Der Schritt der Forscher der University of Wisconsin-Madison scheint in die richtige Richtung zu weisen: in eine Welt, in der grüne Chemie keine Ausnahme mehr, sondern die Regel ist. Und es wird Schmerzen für Öl geben.
