微生物電気化学細胞におけるメチルトリオキサルヘニウム（MTO）触媒を使用して、クラフトリグニンの原料化学物質への触媒バロル化

この研究では、著者は、微生物電気化学細胞（MEC）でH2O2を産生した触媒メチルトリオキサスヘニウム（MTO）を使用して、クラフトリグニンをバロロ化する新しいアプローチを調査します。この研究では、3つのMECで異なる濃度のMTO触媒（2mmから8mm）およびH2O2（5.24±0.40mmから8.91±0.70mm）を使用して、クラフトリグニンの現場酸化を示しています。解重合性クラフトリグニンサンプルは、FTIR、CHNS/O、および1H NMR分析を使用して特徴付けられました。MTO/H2O2の組み合わせは、クラフトリグニンの酸化に向けて高い選択性を示し、その結果、芳香環と側鎖切断反応と貴重な原料化学物質の産生の両方をもたらしました。酸化により、リグニンの化学酸素需要（COD）の68.42％から78.18％の減少がもたらされました。選択的酸化は、Guaiacyl（G）単位由来の原料化学物質の回復を支持し、GuaiacolはHPLCによって定量化された製品の中で最も豊富な化合物（45.04mg/ml）です。さらに、このシステムは、陽極廃水処理の高効率を実証し、67.68％から72.55％の範囲のBODおよびCOD除去率を達成しました。この方法は、廃水を同時に処理しながら、通常廃棄されたクラフトリグニンから貴重な製品を生産するために、選択的触媒と組み合わせて持続可能なシステムの使用を示しています。

In this study, the authors investigate a novel approach to valorize Kraft lignin using the catalyst Methyltrioxorhenium (MTO) in tandem with in-situ produced H2O2 in a Microbial Electrochemical Cell (MEC). This study demonstrates the in-situ oxidation of Kraft lignin using different concentrations of MTO catalyst (2 mM to 8 mM) and H2O2 (5.24 ± 0.40 mM to 8.91 ± 0.70 mM) in three MECs. The depolymerized Kraft lignin samples were characterized using FTIR, CHNS/O, and 1H NMR analysis. The MTO/H2O2 combination showed high selectivity towards the oxidation of Kraft lignin, resulting in both aromatic ring and side chain cleavage reactions and the production of valuable feedstock chemicals. The oxidation also led to a reduction of 68.42 % to 78.18 % in Chemical Oxygen Demand (COD) of lignin. The selective oxidation favored the recovery of Guaiacyl (G) unit-derived feedstock chemicals, with Guaiacol being the most abundant compound (45.04 mg/mL) among the quantified products by HPLC. Additionally, the system demonstrated high efficiency in anodic wastewater treatment, achieving BOD and COD removal rates ranging from 67.68 % to 72.55 %. This method showcases the use of a sustainable system in combination with a selective catalyst to produce valuable products from usually discarded Kraft lignin while simultaneously treating wastewater.