الإنسان

الهيومينات هي مواد جزيئية كبيرة قائمة على الكربون، ويمكن العثور عليها في كيمياء التربة أو كمنتج ثانوي من عمليات التكرير الحيوي القائمة على السكريات .

الهيومين في كيمياء التربة

تتكون التربة من مكونات معدنية (غير عضوية) ومكونات عضوية. ويمكن تقسيم المكونات العضوية إلى أجزاء قابلة للذوبان، وهي في الغالب أحماض الهيوميك ، وأجزاء غير قابلة للذوبان، وهي الهيومينات. وتشكل الهيومينات حوالي 50% من المادة العضوية في التربة. [ 1 ]

نظراً لتركيبها الجزيئي المعقد للغاية، فإن المواد الدبالية، بما في ذلك الهيومين، لا تُعتبر مواد نقية، بل تتكون من خليط من العديد من المركبات التي لا تزال صعبة التحديد حتى باستخدام التقنيات التحليلية الحديثة. [ 2 ]

الهيومين من مصادر الكتلة الحيوية

تُنتج الهيومينات أيضًا أثناء تجفيف السكريات، كما يحدث أثناء تحويل الكتلة الحيوية الليغنوسليلوزية إلى مركبات عضوية أصغر حجمًا وأعلى قيمة، مثل 5-هيدروكسي ميثيل فورفورال (HMF). ويمكن أن تكون هذه الهيومينات على شكل سوائل لزجة أو مواد صلبة، وذلك تبعًا لظروف العملية المستخدمة.

بنية الهيومين وآلية تكوينه

لا يزال كل من بنية الهيومينات وآلية تصنيعها غير محددة بدقة، إذ تتغير خصائصها الكيميائية وتكوينها تبعًا لظروف العملية المستخدمة. عمومًا، تتميز الهيومينات ببنية بوليمرية من نوع الفيوران، مع مجموعات وظيفية من الهيدروكسيل والألدهيد والكيتون . [ 3 ] ومع ذلك، تعتمد هذه البنية على نوع المادة الأولية (مثل الزيلوز أو الجلوكوز ) أو تركيزها، وزمن التفاعل، ودرجة الحرارة، والمحفزات، والعديد من العوامل الأخرى المؤثرة في العملية. [ 4 ] تؤثر هذه العوامل أيضًا على آلية التكوين، والتي لا تزال محل نقاش . وقد تم النظر في مسارات مختلفة، بما في ذلك التحلل المائي لفتح الحلقة لمركب HMF (الذي يُعتقد أنه الوسيط الرئيسي لتكوين الهيومينات)، [ 5 ] والإضافات النيوكليوفيلية ، [ 6 ] أو عبر تكوين وسيط عطري. [ 7 ] في حين لا يوجد دليل قاطع يدعم أو ينفي هذه الآليات، إلا أن هناك إجماعًا عامًا على سلسلة من تفاعلات التكثيف التي تقلل من كفاءة استراتيجيات تحويل الكتلة الحيوية .

جوانب السلامة

لا تُعتبر الهيومينات مواد خطرة وفقًا لأنظمة تصنيف المواد الخطرة المعترف بها رسميًا ، والتي تعتمد على خصائصها الفيزيائية والكيميائية، مثل القابلية للاشتعال [ 8 ] ، والانفجار، والحساسية للأكسدة، والتآكل، أو السمية البيئية [ 9 ] . يؤدي تسخين الهيومينات إلى تكوين مادة مسامية كبيرة تُعرف باسم رغوة الهيومينات [ 10 ] ، كما أن هذه المواد لم تُظهر سلوكًا حرجًا في حالة الحريق على الرغم من بنيتها المسامية العالية [ 8 ] .

التطبيقات المحتملة للهيومينات

في الماضي، كان يُنظر إلى الهيومين المستخرج من مصادر الكتلة الحيوية في الغالب على أنه مواد قابلة للاحتراق لتوفير الحرارة لعمليات التكرير الحيوي. ومع ذلك، بدأت التطبيقات ذات القيمة العالية تحظى باهتمام متزايد، لا سيما استخدام الهيومين في تحضير المواد الحفازة [ 11 ] وفي تطبيقات المواد (مثل تقوية البلاستيك ومواد البناء) [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] . كما يمكن إخضاع الهيومين لمعالجات حرارية لتكوين مواد صلبة مثيرة للاهتمام، مثل رغوات الهيومين خفيفة الوزن والمسامية [ 15 ] [ 16 ] . وبشكل عام، يبدو أن الهيومين يُحسّن الخصائص النهائية للمواد، على الرغم من أن الأبحاث لا تزال في مرحلة إثبات المبدأ (مبكرة).

انظر أيضاً

مراجع

  1. رايس، جيمس أ. "الإنسان" علوم التربة 2001، المجلد 166 (11)، الصفحات 848-857. doi : 10.1097/00010694-200111000-00002
  2. ليمان، ج.؛ كليبر، م. (2015-12-03)، "الطبيعة الجدلية للمادة العضوية في التربة"، مجلة نيتشر ، 528 (7580): 60-68 ، Bibcode : 2015Natur.528...60L ، doi : 10.1038/nature16069 ، PMID 26595271 
  3. فان زاندفورت، آي.، "نحو تثمين المنتجات الثانوية للهيومين: التوصيف، والإذابة، والتحفيز"، 2015
  4. هيلتزل، جاكوب؛ باتيل، سوشيل كيه آر؛ لوند، كارل آر إف (2016). "مسارات تكوين الهيومين". في: شلاف، مارسيل؛ تشانغ، زد. كونراد (محررون). مسارات وآليات التفاعل في التحويل الحراري التحفيزي للكتلة الحيوية II: التحولات المحفزة بشكل متجانس، الأكريليك من الكتلة الحيوية، الجوانب النظرية، تثمين اللجنين ومسارات التحلل الحراري . سبرينغر سنغافورة. ص 105-118 . doi : 10.1007/978-981-287-769-7_5 . ISBN  978-981-287-769-7.
  5. ^ هورفات، ياروسلاف؛ كلايتش، برانيمير؛ ميتيلكو، بيسيركا؛ سونيجيتش ، فيتومير (1985/01/01). "آلية تكوين حمض الليفولينيك". رسائل رباعية السطوح . 26 (17): 2111–2114 . دوى : 10.1016/S0040-4039(00)94793-2 . ISSN 0040-4039 . 
  6. سوميرسكي، إي. في.؛ كروتوف، إس. إم.؛ زاروبين، إم. يا. (2010-02-01). "مواد شبيهة بالهيومين تتشكل في ظروف التحلل الصناعي للخشب". المجلة الروسية للكيمياء التطبيقية . 83 (2): 320-327 . doi : 10.1134/S1070427210020266 . ISSN 1608-3296 . S2CID 84984623 .  
  7. ^ لويجككس، جيرارد كاليفورنيا؛ فان رانتويك، فريد؛ فان بيكوم ، هيرمان (1993/04/07). "التكوين الحراري المائي لـ 1،2،4-بنزينتريول من 5-هيدروكسي ميثيل-2-فورالدهيد ود-فركتوز". أبحاث الكربوهيدرات . 242 : 131–139 . دوى : 10.1016/0008-6215(93)80027-C . ISSN 0008-6215 . 
  8. 1 2 Muralidhara, A., Tosi, P., Mija, A., Sbirrazzuoli, N., Len, C., Engelen, V., de Jong, E., Marlair, G., ACS المستدامة الكيمياء. م.، 2018، 6، 16692-16701
  9. موراليدارا، أ.، بادو-نيلز، أ.، مارلير، ج.، إنجيلين، ف.، لين، س.، باندارد، ب.، الوقود الحيوي، والمنتجات الحيوية، والتكرير الحيوي، 2018، 1-7
  10. توسي، بييرلويجي؛ فان كلينك، جيرارد بي إم؛ سيلزارد، آلان؛ فييرو، فانيسا؛ فنسنت، لوك؛ دي يونغ، إد؛ ميجا، أليس (2018). " رغوات صلبة متشابكة ذاتيًا مشتقة من منتجات ثانوية للمصافي الحيوية" . ChemSusChem . 11 (16): 2797–2809 . Bibcode : 2018ChSCh..11.2797T . doi : 10.1002/cssc.201800778 . ISSN 1864-564X . PMC 6392144. PMID 29956889 .   
  11. ^ فيليسيتو، إل.، بالو، AM، روميرو، AA، رودريجيز-كاستيلون، إي.، فان دير فال، JC، لوكي، آر.، الكيمياء الخضراء، 2017، 19، 4423-4434
  12. ميجا، أ.، فان دير وال، ج. س.، بين، ج. م.، غويغو، ن.، دي يونغ، إ.، "الهيومينات كمادة واعدة لإنتاج مواد بناء مستدامة مشتقة من الكربوهيدرات"، مواد البناء والتشييد، 2017، 139، 594، doi : 10.1016/j.conbuildmat.2016.11.019
  13. سانغريغوريو، أ.، غويغو، ن.، فان دير وال، ج. س.، سبيرازولي، ن.، "جميع المركبات "الخضراء" التي تتكون من ألياف الكتان وراتنجات الهيومين"، علوم وتكنولوجيا المركبات، 2019، 171، 70. doi : 10.1016/j.compscitech.2018.12.008
  14. ^ Pin، JM، Guigo، N.، Mija، A.، Vincent، L.، Sbirrazzuoli، N.، van der Waal، JC، de Jong، E.، ACS Sustain. الكيمياء. م.، 2014، 2، 2182-2190
  15. Mija, A., van der Waal, JC, van Klink, G., de Jong, E., رغوة تحتوي على هومين، 2016، WO2017074183A8
  16. ^ Tosi، P.، van Klink، GP، Celzard، A.، Fierro V.، Vincent، L.، de Jong، E.، Mija، A.، ChemSusChem، 2018، 11، 2797-2809

للمزيد من القراءة

سينغر، مايكل جيه، ودونالد ن. مونز (2005). التربة: مقدمة (الطبعة السادسة). أبر سادل ريفر: برنتيس هول. ISBN 978-0-13-119019-1.