Joshua Yuan, Ph.D., นักวิทยาศาสตร์ AgriLife Research, ศาสตราจารย์และประธานของ Synthetic Biology and Renewable Products ใน Texas A&M College of Agriculture and ภาควิชาโรคพืช. เทคโนโลยี "ปลั๊กอิน" เหล่านี้ช่วยให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของลิกนินที่คุ้มค่าและยั่งยืน ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของพลาสติกชีวภาพที่ใช้ในบรรจุภัณฑ์อาหารและของใช้ในชีวิตประจำวันอื่นๆ

โครงการมูลค่า 2.4 ล้านดอลลาร์ได้รับทุนจากสำนักงานเทคโนโลยีพลังงานชีวภาพและพลังงานทดแทนของกระทรวงพลังงานสหรัฐ การวิจัยเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้รับการตีพิมพ์ในการสื่อสารธรรมชาติ

Yuan และนักวิจัยกำลังส่งคำขอในระยะต่อไปเพื่อขอเงินทุนสำหรับโครงการเพิ่มเติม

กระบวนการที่ปรับตัวได้

ภาพศีรษะของชายสวมแว่น -- Joshua Yuan โจชัว หยวน, Ph.D. (ภาพถ่าย Texas A&M AgriLife)

Yuan กล่าวว่าการสกัดและการใช้ลิกนินอย่างมีประสิทธิภาพถือเป็นความท้าทายที่สำคัญสำหรับโรงกลั่นเชื้อเพลิงชีวภาพ

"กระบวนการของเราใช้เทคโนโลยีการปรับสภาพแบบเดิมห้าประการและปรับเปลี่ยนเพื่อผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพและพลาสติกร่วมกันด้วยต้นทุนที่ต่ำลง"

งานวิจัยของ Yuan สร้างขึ้นจากงานก่อนหน้านี้ที่ศึกษาวิธีการสกัดลิกนินขั้นสูง

วิธีการใหม่ที่ชื่อว่า "กระบวนการปรับสภาพของลิกนินแบบปลั๊กอิน" หรือ PIPOL สามารถเพิ่มลงในโรงกลั่นชีวภาพในปัจจุบันได้โดยตรง และไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายใดๆ ทั้งสิ้น Yuan กล่าว PIPOL ได้รับการออกแบบมาเพื่อรวมลิกนินที่ละลาย การปรับสภาพ และการหมัก เปลี่ยนเป็นพลังงานและทำให้สามารถปรับให้เข้ากับการออกแบบโรงกลั่นชีวภาพได้อย่างง่ายดาย

เศรษฐกิจชีวภาพ "ลำดับความสำคัญของรัฐบาลกลาง"

Yuan กล่าวว่าภาคเศรษฐกิจชีวภาพและการผลิตชีวภาพมีความสำคัญต่อรัฐบาลกลาง เนื่องจากสำนักงานนโยบายวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทำเนียบขาวชี้ไปที่โครงสร้างพื้นฐานด้านชีวเศรษฐกิจ นวัตกรรม ผลิตภัณฑ์ เทคโนโลยี และข้อมูล เพื่อส่งเสริมการเติบโตทางเศรษฐกิจของสหรัฐฯ

รูปหัวข้าวฟ่างหลังจากเอาเมล็ดออกแล้ว รวมทั้งสต็อกและภาชนะแก้วเล็กๆ ที่มีเมล็ดอยู่ในนั้น in

ลูกผสมอาหารสัตว์จากข้าวฟ่างยืนต้นที่ให้ผลผลิตสูงสามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตพลาสติกชีวภาพได้ด้วยวิธีที่ประหยัดและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม (ภาพ Texas A&M AgriLife โดย Kay Ledbetter)

เศรษฐกิจชีวภาพสนับสนุนงานประมาณ 285,000 ตำแหน่งและสร้างรายได้ต่อปี 48 พันล้านดอลลาร์

"นวัตกรรมเป็นกุญแจสำคัญในการบรรลุการเติบโตและการใช้พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพในวงกว้างมากขึ้น การค้า Lignocellulosic biorefinery ถูกขัดขวางโดยผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มจากชีวมวลที่จำกัด การขาดการใช้ลิกนินสำหรับผลิตภัณฑ์ที่หลอมได้ และผลผลิตที่มีมูลค่าต่ำโดยรวมที่มีเอทานอลเป็นผลิตภัณฑ์หลัก " เขาพูดว่า. "การค้นพบล่าสุดนี้จะทำให้ก้าวสำคัญในการเอาชนะความท้าทายเหล่านี้"

หยวนยังโน้มน้าวการวิจัยในเรื่องที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

“เรากำลังผลิตพลาสติกมากกว่า 300 ล้านตันในแต่ละปี” เขากล่าว "สิ่งสำคัญคือต้องแทนที่ด้วยพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ งานวิจัยนี้เป็นแนวทางในการผลิตพลาสติกชีวภาพจากขยะทางการเกษตรทั่วไป เช่น [จากการผลิต] ข้าวโพด หญ้าและไม้อื่นๆ

"เราคิดว่างานวิจัยชิ้นนี้มีความเกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมอย่างมาก และสามารถช่วยได้เพียงช่วยให้อุตสาหกรรมไบโอรีไฟน์เนอรีและพอลิเมอร์ [บรรลุ] ประสิทธิภาพและโอกาสทางเศรษฐกิจที่มากขึ้นเท่านั้น"

บทบาทของผลพลอยได้ทางการเกษตร

การวิจัย AgriLife และวิทยาลัยเกษตรและวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตร่วมกันมุ่งมั่นที่จะแสวงหาแนวทางแก้ไขผ่านวิทยาศาสตร์เพื่อแก้ไขปัญหาด้านสิ่งแวดล้อม การวิจัยของพวกเขาได้พบว่าผลิตภัณฑ์ที่ยั่งยืนเช่น mesquite และข้าวฟ่างน้ำหนักสูงสามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ

ผลพลอยได้จากการเกษตร เช่น ตอซังข้าวโพดและหญ้าอื่นๆ เป็นแหล่งวัตถุดิบทางเลือกสำหรับพืชเชื้อเพลิงชีวภาพ หยวนกล่าว สิ่งเหล่านี้สร้างแหล่งรายได้ใหม่ที่มีศักยภาพสำหรับเกษตรกรเช่นเดียวกับภาคการขนส่งที่ขนส่งวัตถุดิบที่เก็บเกี่ยวและพืชผลพลอยได้ไปยังโรงกลั่น

"เราได้แสดงให้เห็นแล้วว่าพลาสติกชีวภาพจากโรงกลั่นชีวภาพลิกโนเซลลูโลสสามารถให้ประโยชน์ในเชิงเศรษฐกิจมากขึ้น ซึ่งจะเป็นการเปิดหนทางใหม่ในการใช้ขยะทางการเกษตรเพื่อผลิตพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ" หยวนกล่าว "การค้นพบนี้จะช่วยบรรเทาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลกด้วยการแทนที่เชื้อเพลิงฟอสซิลและพลาสติกที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ด้วยพลาสติกที่หมุนเวียนและย่อยสลายได้ทางชีวภาพ"