ABE發(fā)酵液催化轉(zhuǎn)化獲進(jìn)展

近日，中科院大連化物所王峰研究員團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)馬丁教授合作，在生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果“生物質(zhì)基含氧化合物水溶液選擇性制備相分離產(chǎn)品”，發(fā)表在《自然-通訊》上。
　　ABE發(fā)酵液以淀粉或纖維素為原料，經(jīng)丙酮丁醇梭菌發(fā)酵得到，是燃料和化學(xué)品的重要來(lái)源。ABE發(fā)酵液一般濃度較低，目前利用方式為通過(guò)濃縮、分離等提純過(guò)程得到純品丙酮、丁醇及乙醇產(chǎn)物，不可避免地帶來(lái)高能耗等問(wèn)題，限制其廣泛應(yīng)用。因此，ABE發(fā)酵液理想的利用方式是不經(jīng)分離而直接轉(zhuǎn)化制備燃料或化學(xué)品。然而，對(duì)于生物質(zhì)的直接轉(zhuǎn)化而言，實(shí)現(xiàn)同時(shí)兼具高轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)物高選擇性仍面臨巨大挑戰(zhàn)。
　　王峰科研團(tuán)隊(duì)采用錫摻雜的二氧化鈰催化劑，實(shí)現(xiàn)了ABE發(fā)酵液的直接催化轉(zhuǎn)化，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)到70%，主要產(chǎn)物為4-庚酮，其選擇性高達(dá)86%。此外，在以往已報(bào)道的ABE發(fā)酵液轉(zhuǎn)化的催化體系中，人們普遍認(rèn)為水是催化劑的毒化劑，然而，在本工作的催化體系中，水卻參與反應(yīng)，促使目標(biāo)產(chǎn)物4-庚酮的選擇性生成。該過(guò)程以ABE水溶液為原料，而產(chǎn)品4-庚酮為油相，因此僅通過(guò)簡(jiǎn)單的傾倒和蒸餾即可獲得95%純度的4-庚酮。
　　本項(xiàng)研究將鈰基材料應(yīng)用拓展至復(fù)雜的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化體系，耦合生物發(fā)酵與化學(xué)催化過(guò)程，實(shí)現(xiàn)單一化學(xué)品的高選擇性制備，既具有科學(xué)研究意義，又具有潛在應(yīng)用前景。