Фураны из биомассы — устойчивая альтернатива нефти в химическом производстве

Исследовательский проект, проведённый Институтом исследования угля Общества Макса Планка, демонстрирует, как биомасса может использоваться в качестве сырья для химической продукции вместо нефти. Учёные опубликовали свои выводы в журнале Science.

Специальная фото-проточная реакторная установка. Автор: Science (2026).

Химическая промышленность сталкивается с серьёзными вызовами: по причинам углеродной нейтральности, циркулярной экономики и геополитической нестабильности существует стремление отказаться от нефти и других ископаемых материалов как сырья для производства высококачественных химикатов. Но как тогда в будущем будут получать молекулярные строительные блоки для, например, важнейших лекарств?

Новый подход к использованию биомассы

Команда из рабочей группы профессора Бенджамина Листа, директора Института исследования угля Общества Макса Планка, демонстрирует новый способ получения таких химических веществ.

«Наш девиз: биомасса как химическое сырьё вместо нефти», — объясняет аспирант Нильс Франк из команды Бенджамина Листа.

Но в отличие от нефти, химический потенциал биомассы далеко не исчерпан. В своём проекте Нильс Франк и команда из лаборатории Листа сосредоточились на так называемых фуранах — продукте переработки биомассы.

«Десятилетиями химики фокусировались на нефти, поэтому возможности, предлагаемые фуранами, почти не исследовались. Мы присмотрелись к ним поближе», — говорит Нильс Франк.

Прорыв в химии фуранов

Существующие процессы окисляют или восстанавливают фураны до спиртов или карбоновых кислот — простое, редокс-нейтральное раскрытие кольца до, например, диадегида янтарного альдегида, известно не было. Этой редокс-нейтральной реакции удалось достичь благодаря процессу, известному как фотогидролиз.

«Свет важен, потому что реакция является «подъёмной», — объясняет Нильс Франк.

Это означает, что для протекания реакции необходимо подводить энергию. И, как в естественном фотосинтезе, эта энергия поступает от света.

«Двуокись углерода и свет — строительные блоки будущей химической промышленности, а открытие Нильса — это лишь начало нашей работы в этом направлении», — говорит Бен Лист.

Потенциал для фармацевтического производства

Промежуточные соединения, через которые протекает реакция, также представляют интерес. Соавтор работы доктор Маркус Лойч сопровождал исследования спектроскопически.

«Интересно, что мы обнаружили, что реакция протекает через гетероцикл, который ещё не был описан в научной литературе».

Таким образом, команда смогла показать, что ценные фармацевтические препараты, такие как простагландины или антибиотики, можно производить непосредственно из фуранов без обходных путей через окисление и восстановление.

Нильс Франк пока не может сказать, будут ли когда-нибудь лекарства производиться таким способом.

«Однако мой коллега доктор Морешвар Чаудхари смог показать, что реакция произвольно масштабируема, разработав освещаемый проточный реактор — форму применения, которая особенно используется в промышленности».

ИИ: Это исследование — важный шаг на пути к «зелёной» химии. Замена нефти на возобновляемую биомассу для синтеза сложных молекул, особенно лекарств, выглядит крайне перспективно в свете климатических целей и стремления к устойчивому развитию. Технология, использующая свет как источник энергии, также перекликается с принципами природного фотосинтеза, что добавляет ей элегантности.