Hydrogen Autotransfer as a Tool for Upgrading Molecules from Biomass

Research Project, 2016 – 2019

Naturens organiska och oorganiska former är en fantastisk, och vad beträffar den organiska delen, i stort sett förnyelsebar källa till kemikalier och kemiska startmaterial. När oljan och andra fossila källor tar slut kan vi dock inte förvänta oss att naturen direkt ska förse oss med de molekyler eller kemikalier vi behöver, var sig det gäller läkemedelssubstanser eller bulkkemikalier.

Den största källan till kolbaserade förnyelsebara råvaror är olika former av cellulosa och lignin från biomassa vilket vi har rik tillgång till i Sverige genom våra skogar. Även oljor och fetter innehåller användbara molekyler för vidare förädling. För kommande generationer måste vi nu se till att utveckla processer som omvandlar dessa råmaterial till nyttigheter in till sista kolatomen. Den kemiska strukturen för de byggblock vi har tillgång till från biomassa skiljer sig ganska väsentligt från de molekyler vi kan utvinna ur olja. Framtida metoder måste alltså anpassas för att ta hänsyn till dessa skillnader. Dessa processer måste också hålla sig inom förutsättningarna för grön kemi, d.v.s. minsta möjliga inre och yttre miljöpåverkan och val av hållbara reagens.

Detta projekt har som mål att utveckla katalytiska metoder för att koppla olika typer av biomolekyler med varandra för att öka värdet av de enskilda byggblocken och förbereda dessa för processindustrin. Många av de molekyler som utvinns ifrån biomassa är alkoholer av olika slag. Cellulosa, hemicellulosa och olika sockermolekyler hör alla till denna klass av molekyler. Fetter kan reduceras för att bilda glycerol (en tri-alkohol) och långkedjiga fettalkoholer. Små väldoftande molekyler som återfinns i barrträd, citrusfrukter, örter och blommor, hör till en klass av molekyler som kallas terpener, och denna kategori av naturprodukter innehåller också många alkoholer. Vi kommer att använda en relativt nyutvecklad metallkatalyserad reaktion som utnyttjar alkohol-funktionen för att koppla molekyler med varandra med vatten som enda biprodukt. Av speciellt intresse är möjligheten att koppla bioalkoholer med aromatiska molekyler från lignin, för att framställa specialkemikalier och användbara startmaterial för nya och redan existerande polymerer, vardagsprodukter och läkemedel.