به گزارش اطلاعات آنلاین، دانشمندان یک کاتالیزور بسیار کارآمد ساختهاند که لیگنین سرسخت حاصل از ضایعات گیاهی را در شرایط نسبتاً ملایم به مواد شیمیایی مفید تجزیه میکند. با آشکار کردن دقیق نحوه عملکرد کاتالیزور در سطح اتمی، این کشف میتواند به تبدیل ضایعات جنگلی و کشاورزی به بلوکهای سازنده تجدیدپذیر برای سوختها، پلاستیکها و سایر مواد کمک کند.
لیگنین بخش عمدهای از استحکام ساختاری گیاهان به شمار می رود و بزرگترین منبع تجدیدپذیر مواد شیمیایی آروماتیک موجود در طبیعت است. این ماده میتواند سهم قابل توجهی (تا ۳۵ درصد) از زیستتوده زبالههای کشاورزی و جنگلداری را تشکیل دهد. با این حال، ساختار مولکولی پیچیده لیگنین، تجزیه کارآمد آن را به طرز چشمگیری دشوار میکند که استفاده بالقوه آن را در تولید پایدار محدود کرده است.
در مطالعهای که در ACS Catalysis منتشر شد، یک تیم بینالمللی موفق شدند یک "کاتالیزور تک اتمی" بسیار کارآمد توسعه دهند. محققان همچنین در سطح مولکولی مشخص کردند چگونه کاتالیزور پیوندهای شیمیایی قوی را که به نگه داشتن لیگنین در کنار هم کمک میکنند، میشکند.
این کاتالیزور حاوی اتمهای روتنیم منفرد است که در یک ماده کربنی آلاییده شده با نیتروژن جاسازی شدهاند. با جدا نگه داشتن اتمهای روتنیم، این طرح میتواند عملکرد کاتالیزوری قوی را ارائه دهد در حالی که تنها به مقادیر بسیار کمی فلز نیاز دارد و در مقایسه با سیستمهای معمولی، کارایی را بهبود میبخشد.
آشکار شدن چگونگی تجزیه لیگنین توسط کاتالیزور
یکی از موانع همیشگی در تحقیقات لیگنین، شناسایی دقیق بخشهایی از کاتالیزور است که مسئول شکستن پیوندهای شیمیایی غیرمعمول و قوی این ماده هستند. بدون این اطلاعات، محققان راهنماییهای محدودی برای طراحی کاتالیزورهای مؤثرتر داشتهاند.
این تیم دریافت که یک آرایش اتمی خاص به نام "محل "Ru-N4 به ویژه مهم است. این محلها مولکولهای اکسیژن را فعال …
