Humin - Humin

Pro další použití viz Humin (disambiguation).

Huminy jsou makromolekulární látky na bázi uhlíku, které lze nalézt v chemie půdy nebo jako vedlejší produkt z sacharid - založené na biorafinérských procesech.

Huminy v chemii půdy

Půda se skládá z minerálních (anorganických) i organických složek. Organické složky lze rozdělit na části, které jsou z velké části rozpustné huminové kyseliny a nerozpustné, huminy. Huminy tvoří asi 50% organické hmoty v půdě.[1]

Kritika

Huminové látky, včetně huminu, nebyly v půdách pomocí moderních analytických technik pozorovány.[2]

Huminy ze zdrojů biomasy

Huminy také produkované během dehydratace cukrů, ke kterým dochází při přeměně lignocelulózové biomasy na menší, vyšší hodnotu organických sloučenin, jako je 5-hydroxymethylfurfural (HMF). Tyto huminy mohou být ve formě viskózních kapalin nebo pevných látek v závislosti na použitých podmínkách procesu.

Huminová struktura a mechanismus vzniku

Struktura huminů i mechanismus, kterým jsou syntetizovány, nejsou v současné době dobře definovány, protože tvorba a chemické vlastnosti huminů se budou měnit v závislosti na použitých procesních podmínkách. Huminy mají obecně polymerní strukturu furanového typu s hydroxyl, aldehyd a keton funkce.[3] Struktura však závisí na typu suroviny (např. xylóza nebo glukóza ) nebo koncentrace, reakční doba, teplota, katalyzátory a mnoho dalších parametrů zapojených do procesu.[4] Tyto parametry také ovlivňují mechanismus formování, který je stále předmětem debaty. Byly zváženy různé cesty, včetně otevření kruhu hydrolýza HMF (považovaný za klíčový meziprodukt pro tvorbu huminů),[5] nukleofilní adice,[6] nebo vytvořením aromatického meziproduktu.[7] I když neexistují žádné jasné důkazy, které by mechanismy dokázaly nebo vyloučily, obecně panuje shoda na řadě kondenzačních reakcí, které snižují účinnost biomasa konverzní strategie.

Bezpečnostní aspekty

Huminy nejsou podle oficiálně uznaných považovány za nebezpečnou látku nebezpečný materiál klasifikační systémy založené na fyzikálně-chemických vlastnostech, jako je hořlavost,[8] výbušnost, náchylnost k oxidaci, žíravost nebo ekotoxicita.[9] Ohřev huminů tvoří a makroporézní materiál známý jako huminové pěny[10] a také tyto materiály nevykazovaly kritické chování při požáru navzdory své vysoce porézní struktuře.[8]

Potenciální aplikace huminu

V minulosti byly huminy ze zdrojů biomasy většinou považovány za hořlavé materiály dodávající teplo pro procesy biorafinace. Aplikacím vysoké hodnoty se však začala věnovat větší pozornost, zejména použití huminu při přípravě katalytické materiály[11] a v materiálových aplikacích (např. plastové výztuže a stavební materiály).[12][13][14] Huminy lze také podrobit tepelnému ošetření, aby se vytvořily zajímavé pevné materiály, jako jsou lehké a porézní huminové pěny.[15][16] Celkově se zdá, že huminy zlepšují konečné vlastnosti materiálů, ačkoli výzkum je hlavně na důkaz principu fáze (brzy).

Viz také

Reference

  1. ^ Rice, James A. "Humin" Soil Science 2001, roč. 166 (11), str. 848-857. doi:10.1097/00010694-200111000-00002
  2. ^ Lehmann, J .; Kleber, M. (2015-12-03), „Sporná povaha půdní organické hmoty“, Příroda, 528 (7580): 60–68, doi:10.1038 / nature16069, PMID  26595271
  3. ^ van Zandvoort, I., „Směrem k valorizaci vedlejších produktů huminu: charakterizace, solubilizace a katalýza“, 2015
  4. ^ Heltzel, Jacob; Patil, Sushil K. R .; Lund, Carl R. F. (2016), Schlaf, Marcel; Zhang, Z. Conrad (eds.), "Humin Formation Pathways", Reakční cesty a mechanismy při přeměně termokatalytické biomasy II: Homogenně katalyzované transformace, akryláty z biomasy, teoretické aspekty, valorizace ligninu a pyrolýza, Green Chemistry and Sustainable Technology, Springer Singapore, str. 105–118, doi:10.1007/978-981-287-769-7_5, ISBN  9789812877697
  5. ^ Horvat, Jaroslav; Klaić, Branimir; Metelko, Biserka; Šunjić, Vitomir (01.01.1985). "Mechanismus tvorby kyseliny levulinové". Čtyřstěn dopisy. 26 (17): 2111–2114. doi:10.1016 / S0040-4039 (00) 94793-2. ISSN  0040-4039.
  6. ^ Sumerskii, I. V .; Krutov, S. M .; Zarubin, M. Ya. (01.02.2010). „Huminové látky vznikající za podmínek průmyslové hydrolýzy dřeva“. Russian Journal of Applied Chemistry. 83 (2): 320–327. doi:10.1134 / S1070427210020266. ISSN  1608-3296.
  7. ^ Luijkx, Gerard C. A .; van Rantwijk, Fred; van Bekkum, Herman (07.04.1993). "Hydrotermální tvorba 1,2,4-benzenetriolu z 5-hydroxymethyl-2-furaldehydu a d-fruktózy". Výzkum sacharidů. 242: 131–139. doi:10.1016 / 0008-6215 (93) 80027-C. ISSN  0008-6215.
  8. ^ A b Muralidhara, A., Tosi, P., Mija, A., Sbirrazzuoli, N., Len, C., Engelen, V., de Jong, E., Marlair, G., ACS Sustainable Chem. Eng., 2018, 6, 16692-16701
  9. ^ Muralidhara, A., Bado-Nilles, A., Marlair, G., Engelen, V., Len, C., Pandard, P., Biofuels, Bioproducts and Biorefining, 2018, 1-7
  10. ^ Tosi, Pierluigi; van Klink, Gerard P. M .; Celzard, Alain; Fierro, Vanessa; Vincent, Luc; de Jong, Ed; Mija, Alice (2018). „Automaticky zesítěné tuhé pěny získané z vedlejších produktů biorafinérie“. ChemSusChem. 11 (16): 2797–2809. doi:10.1002 / cssc.201800778. ISSN  1864-564X. PMC  6392144. PMID  29956889.
  11. ^ Filiciotto, L., Balu, A.M., Romero, A.A, Rodriguez-Castellon, E., van der Waal, J.C., Luque, R., Green Chemistry, 2017, 19, 4423-4434
  12. ^ Mija, A., van der Waal, JC, Pin, JM., Guigo, N., de Jong, E., "Huminy jako slibný materiál pro výrobu udržitelných stavebních materiálů odvozených od sacharidů", Stavební a stavební materiály, 2017, 139 , 594 doi:10.1016 / j.conbuildmat.2016.11.019
  13. ^ Sangregorio, A., Guigo, N., van der Waal, J. C., Sbirrazzuoli, N., „Všechny„ zelené “kompozity obsahující lněná vlákna a huminové„ pryskyřice “, Composites Science and Technology, 2019, 171, 70. doi:10.1016 / j.compscitech.2018.12.008
  14. ^ Pin, J.M., Guigo, N., Mija, A., Vincent, L., Sbirrazzuoli, N., van der Waal, J.C., de Jong, E., ACS Sustain. Chem. Eng., 2014, 2, 2182-2190
  15. ^ Mija, A., van der Waal, J.C., van Klink, G., de Jong, E., pěna obsahující huminy, 2016, W02017074183A8
  16. ^ Tosi, P., van Klink, G.P., Celzard, A., Fierro V., Vincent, L., de Jong, E., Mija, A., ChemSusChem, 2018, 11, 2797-2809

Viz také

Singer, Michael J. a Donald N. Munns. Půdy Úvod (6. vydání). Horní sedlo: Prentice Hall, 2005. ISBN  978-0-13-119019-1