光驱动木质素转化的新技术

阿利坎特大学（UA）与瓦伦西亚理工大学（UPV）的研究团队联合开发出一项新技术，可将木质素——地球上最丰富的有机化合物之一——转化为香草醛以及可生物降解材料。相关成果发表在《自然通讯》（Nature Communications）上，为植物废弃物的高值利用提供了新方案，也为替代化石燃料驱动的传统化工路线提供了可行路径。

木质素难题与新型光催化剂

木质素是一种结构复杂的有机高分子，大约占植物生物质的 30%。由于化学结构高度复杂，它长期被视为生物炼制过程中的“顽固难题”：常规处理方式往往只能得到成分复杂、难以分离和精制的混合物。

为解决这一问题，UA 主导的团队设计了一种基于蒽醌的新型光催化剂。这种材料成本低、稳定性高，在紫外光照射下可以选择性切断木质素中最常见的化学键。

研究负责人内斯托尔·吉哈罗（Néstor Guijarro）博士表示，本研究展示了一种仅依靠光和环境条件就能将木质素转化为高附加值产物的技术。光催化剂吸收光能并将其转化为选择性裂解木质素的驱动力。此外，团队已将该体系集成进流动反应器中，使整个过程可以连续运行，效率更高且具备放大潜力。

高产率香草醛与零废弃利用

在这一工艺中，香草醛是主要目标产物。香草醛是赋予香草气味的关键分子，在食品、化妆品和化工等领域需求旺盛。该技术实现了 7.1% 的创纪录重量产率，对应回收了木质素中约 94% 的可用芳香单体单元。

更重要的是，该方法实现了原料的近乎“零废弃”利用。吉哈罗博士指出，提取香草醛后剩余的木质素片段首次被用作可生物降解增塑剂，并可通过 3D 打印进行加工。

实验室测试显示，这些源自木质素的可持续添加剂能显著提升生物塑料的柔韧性、机械强度以及形状记忆性能，同时不损害其加工性能。为验证其应用潜力，研究团队利用该材料成功 3D 打印出多种功能性消费品，其中包括一款可生物降解手机壳，其耐用性和使用性能与传统塑料制品相当。

研究人员认为，这一成果标志着木质素全面商业化利用迈出关键一步，为新一代高价值、可持续的生物炼制厂提供了技术基础，也与欧洲绿色转型和循环经济的发展方向高度契合。

面向 PLA 的高性能绿色增塑剂

该国际合作由 UA 电化学大学研究所牵头，瓦伦西亚理工大学材料技术大学研究所（IUITM）、芬兰 VTT 技术研究中心以及奥地利萨尔茨堡大学共同参与。

UPV 阿尔科伊校区团队重点负责将 UA 提供的后处理残渣转化为高性能、可再生且可生物降解的增塑剂。这些增塑剂专门针对聚乳酸（PLA）设计，PLA 是当前工业生产中应用最广泛的生物基聚合物之一。

IUITM-UPV 高级研究员拉斐尔·巴拉尔特（Rafael Balart）教授介绍，他们将这一副产物重新利用为 PLA 的增塑剂，使材料获得了诸如形状记忆、柔韧性提升以及与增材制造（3D 打印）高度兼容等一系列优异特性。

通过这一光驱动转化与材料再利用路线，木质素从难以处理的植物废料，转变为可支撑日常产品制造的关键原料，为更环保的塑料和循环利用体系提供了新的技术选项。