يجد العلماء أن النفايات الزراعية هي مصدر جديد لبنات بناء النايلون المهمة
يعد النايلون أحد أكثر المواد الاصطناعية استخدامًا في العالم، لكن إنتاجه لا يزال يعتمد بشكل كبير على الوقود الأحفوري والعمليات الصناعية كثيفة الاستهلاك للطاقة. يعتقد الباحثون الآن أنه يمكن أن يكون هناك بديل أنظف. في دراسة جديدة نشرت في مجلة Nature، وصف العلماء تقنية تحول اللجنين – وهو مكون خشبي قوي من النباتات التي غالبا ما يتم التخلص منها أو حرقها – إلى حمض الأديبيك، أحد اللبنات الكيميائية الرئيسية للنايلون. يجمع هذا النهج بين المعالجة الكيميائية المستوحاة من المصافي والميكروبات المصممة خصيصًا والتي تنفذ تفاعلات انتقائية للغاية. وفقًا للباحثين، يوفر النظام الهجين إنتاجًا أعلى بكثير من حمض الأديبيك مقارنة بالطرق السابقة المعتمدة على اللجنين، مما يمهد الطريق لطريق أكثر استدامة وأقل كربونًا لإنتاج النايلون. قيمة جديدة في منتج ثانوي صناعي تم تجاهله منذ فترة طويلة، غالبًا ما يتم التعامل مع اللجنين على أنه مجرد نفايات صناعية، وهو البوليمر الطبيعي الذي يمنح النباتات قوتها وصلابتها. إنها واحدة من أكثر المواد العضوية وفرة على هذا الكوكب ويُعتقد أنها أكبر مكون غير مستغل في الكتلة الحيوية. في كل عام، يتم إنتاج ملايين الأطنان من اللجنين كمنتج ثانوي لصناعات الورق والوقود الحيوي، مع حرق معظمه ببساطة كمصدر منخفض القيمة للطاقة. ومع ذلك، يحتوي اللجنين على ثروة من الهياكل العطرية الغنية بالكربون التي يمكن تحويلها إلى مواد كيميائية صناعية قيمة. ويتمثل التحدي في إيجاد طريقة فعالة ومنخفضة التكلفة لتقسيمها إلى مركبات بسيطة عالية القيمة على نطاق تجاري. لقد ناضل الباحثون منذ فترة طويلة لأن المنتجات الثانوية الغنية باللجنين عادة ما تكون عبارة عن خليط معقد وغير متناسق يصعب معالجته وصقله. على الرغم من أن اللجنين كان يُنظر إليه منذ فترة طويلة على أنه مصدر متجدد واعد للمواد الكيميائية العطرية، إلا أن تركيبته المعقدة والمتغيرة للغاية قد حدت من استخدامه الصناعي. لاحظ الباحثون أن اللجنين غالبًا ما يتحلل أثناء الاستخراج، في حين أن معظم طرق المعالجة الحالية تنتج خليطًا معقدًا من المركبات الكيميائية بدلاً من جزيئات بسيطة عالية القيمة مناسبة للتصنيع على نطاق واسع. تعني هذه القيود أن تقنيات تحويل اللجنين الحالية عادةً ما تحقق عائدات تبلغ حوالي 20% فقط لأي منتج منفرد، مما يجعلها غير جذابة تجاريًا. كما أنها تميل أيضًا إلى توليد مخاليط معقدة من المركبات الفينولية التي يصعب فصلها وصقلها. يمكن أن تساعد الطريقة الأكثر فعالية لتحويل اللجنين إلى حمض الأديبيك أو سلائف النايلون الأخرى في تقليل نفايات الكتلة الحيوية والبصمة الكربونية المرتبطة بالبلاستيك المشتق من النفط. يمكن للعملية الكيميائية والبيولوجية الهجينة أن تحول صناعة النايلون يمكن أن يساعد النهج الجديد في تحويل النفايات النباتية منخفضة القيمة إلى عنصر رئيسي لإنتاج النايلون من خلال الجمع بين المعالجة الكيميائية الراسخة والبكتيريا المهندسة. تبدأ العملية برقائق خشب الحور، والتي يُستخرج منها اللجنين ويُقسم إلى زيت غني بالمركبات العطرية. تتم بعد ذلك معالجة هذا الزيت في مفاعل يقوم بإزالة المجموعات المحتوية على الأكسجين غير المرغوب فيها، تليها خطوة كيميائية أخرى تحوله إلى أحماض عطرية قابلة للذوبان في الماء. وأخيرًا، تكمل الميكروبات المهندسة العملية عن طريق تحويل هذه الوسائط إلى حمض الأديبيك. بعد ذلك، أدخل الباحثون بكتيريا معدلة وراثيًا، تدعى Pseudomonas putida، والتي تحول معظم الأحماض الكربوكسيلية العطرية الموجودة في الخليط إلى موكونولاكتون. يمكن بعد ذلك تحويل هذا الوسيط كيميائيًا إلى حمض الأديبيك، وهو مكون رئيسي في إنتاج النايلون. في التجارب، حققت العملية عائدًا من حمض الأديبيك يبلغ حوالي 26٪ بالوزن (جرام من المنتج لكل جرام من اللجنين). ومع ذلك، يقدر الفريق أنه مع مزيد من التحسين، من المحتمل أن تصل الإنتاجية إلى 57٪ بالوزن. كما أظهروا أن هذه الطريقة تعمل عبر مصادر خشبية مختلفة، بما في ذلك الحور والصنوبر والبتولا، مما يشير إلى أنه يمكن تطبيقها على نطاق واسع على أنواع مختلفة من المواد الأولية اللجنين.
تم النشر: 2026-06-14 22:19:00
