В тканях деревьев, кустарников и трав, помимо целлюлозы, присутствует лигнин. Это трехмерный полимер, составленный, в основном, из большого количества молекул фенилпропана (С9Н10). В современных растениях он обеспечивает механическую прочность, скрепляя волокна целлюлозы, а также герметизирует организм и его клетки.
Содержание лигнина колеблется от 38% в некоторых хвойных деревьях, до 20% — в злаках. Он получается при производстве бумаги и до 98% его тут же сжигается. Оставшееся перерабатывается в топливные брикеты, а то и вовсе захоранивается в земле. Никакого более полезного применения ему люди не придумали, но и вреда от лигнина нет. Вещество не ядовито, но жить рядом с его захоронениями все равно не стоит — оно очень хорошо горит.
Трудность получения из лигнина чего-то полезного состоит в размерах его молекулы. Она очень большая и, чтобы получить из нее ароматические углеводороды, аналогичные тем, которых так много в нефти, ее надо расщепить на «кирпичики». Современная химия это, конечно, может, но сложно и дорого. Взять готовое сырье из нефти намного дешевле.
Группа ученых из американского Университета Висконсин-Мэдисон попыталась решить эту проблему. В качестве помощников ими были привлечены бактерии Novosphingobium aromaticivorans, славящиеся своими нетипичными гастрономическими предпочтениями. Первоначально они были выделены из земли, залитой нефтью, их изучение показало, что они могут перерабатывать для своих целей самые разные ароматические углеводороды. Их способностей хватило и на лигнин.
Что приспособить бактерии к делу ученые убрали из их генома три гена так, чтобы один из промежуточных продуктов разложения, наиболее подходящий для человека, стал конечным. Получив его, бактерия отправляет результат наружу и переходит к новой дозе лигнина.
Конечным результатом в этом исследовании стало вещество с труднопроизносимым названием 2-пирон-4,6-дикарбоновая кислота, к счастью для нас, более известная как PDC. Ее можно использовать для синтеза чего-нибудь еще, а можно применять непосредственно. На данный момент суммарный выход PDC составляет 59% от первоначальной массы лигнина, на авторы полагают, что технология может быть усовершенствована.
Ознакомиться с подробностями можно в статье, опубликованной в Green Chemistry.
