Учёные разработали устойчивый метод производства триуксусного лактона из сахарного тростника

Триуксусный лактон (TAL) обладает потенциалом в качестве биохимической платформы для коммерческих продуктов, включая сорбиновую кислоту. Однако в настоящее время у TAL нет глобального рынка, поскольку его химический синтез чрезмерно дорог.

Графическая аннотация. Автор: ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2025). DOI: 10.1021/acssuschemeng.5c04797

В новом исследовании учёные из Центра инноваций в области передовой биоэнергетики и биопродуктов (CABBI) использовали модули моделирования и технико-экономического анализа биоперерабатывающих заводов (BioSTEAM) для проектирования, симуляции и оценки биоперерабатывающих предприятий по ферментативному производству TAL из сахарного тростника.

Исследователи экспериментально определили растворимость TAL, откалибровали модели растворимости и разработали процесс отделения TAL от ферментационного бульона с помощью кристаллизации. Они использовали BioSTEAM для проектирования, симуляции и оценки производства TAL из сахарного тростника с применением технико-экономического анализа (TEA) и оценки жизненного цикла (LCA).

Чтобы снизить стоимость и углеродоёмкость (CI), они впоследствии исследовали теоретическое пространство ферментации, стратегии планирования операций и расширения мощностей, а также возможные улучшения в процессах разделения.

Смоделированный биоперерабатывающий завод с использованием передовых технологий мог бы производить TAL по минимальной отпускной цене продукта (MPSP) от 3,73 до 5,86 долларов США (от ~298 до ~469 рублей) за килограмм (5-й–95-й процентили, базовый уровень — 4,60 доллара или ~368 рублей за кг) и с углеродоёмкостью (CI) 5,31 [2,60–8,71] кг CO₂-экв.·кг^-1.

Достижения в ключевых проектных и технологических параметрах могли бы дополнительно снизить MPSP на 51% — до 2,26 долларов (~181 рубль) за кг [1,97–2,80 доллара или ~158–224 рубля за кг] — и CI на 43% — до 3,05 [1,91–4,15] кг CO₂-экв.·кг^-1.

Эта работа демонстрирует возможности гибкого подхода TEA-LCA для отбора перспективных проектов, навигации по компромиссам в области устойчивого развития, определения приоритетов исследовательских задач и составления количественных дорожных карт для продвижения биопродуктов и биотоплива.

Больше информации: Sarang S. Bhagwat et al, Sustainable Triacetic Acid Lactone Production from Sugarcane by Fermentation and Crystallization, ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2025). DOI: 10.1021/acssuschemeng.5c04797

Источник: University of Illinois at Urbana-Champaign