Ученые Тверского государственного технического университета (ТвГТУ) разработали нанокатализатор, который позволяет получать сорбитол из растительного сырья в одном реакторе. Новая технология может упростить производство этого востребованного вещества, сократить энергозатраты и снизить стоимость процесса за счет многократного использования катализатора.
Сорбитол — многофункциональное вещество, которое применяется в пищевой промышленности, фармацевтике и косметике как подсластитель, увлажнитель и стабилизатор. Сегодня активно разрабатываются технологии получения сорбитола из растительной биомассы, таких как древесина и сельскохозяйственные отходы, что открывает новые перспективы для его производства.
«Нам удалось объединить несколько стадий переработки растительного сырья в один процесс. Обычно такие реакции проводят последовательно в разных аппаратах, а мы показали, что их можно выполнять в одном реакторе. Это делает технологию проще и потенциально дешевле», — сказала профессор ТвГТУ Валентина Матвеева, уточнив, что катализатор также обладает магнитными свойствами, благодаря чему его можно легко извлечь с помощью обычного магнита после завершения процесса и использовать повторно.
Магнитный нанокатализатор с ферментом и каталитическим материалом эффективно превращает целлюлозу в сорбитол в один этап — сначала фермент расщепляет ее до глюкозы, а затем катализатор преобразует в сорбитол. Ученые оптимизировали процесс, добившись высокого выхода продукта в 83,2% при минимальном образовании побочных продуктов, без необходимости промежуточных очисток.
«Важно, что высокий выход сорбитола удалось получить при температуре всего 70 градусов Цельсия. Для аналогичных процессов, описанных ранее, требовалась температура около 180 градусов. Более мягкие условия означают меньшие энергозатраты и открывают возможности для создания более экономичных технологий переработки растительного сырья», — отметила Матвеева.
Катализатор можно использовать многократно: после реакции его отделяют магнитом и снова применяют в процессе, при этом его эффективность снижается менее чем на 10% даже после пяти циклов. Технология позволяет эффективно перерабатывать возобновляемое растительное сырье, включая древесину и солому, в ценные химические продукты. В будущем такие катализаторы могут стать основой для создания экологичных производств, которые будут использовать растительные отходы вместо нефти и природного газа.
