蘇黎世瑞士聯邦理工學院(ETH)的先進催化工程和安全環保技術組合作，分別由JavierPérez-Ramírez和KonradHungerbuehler領導，給出了新的級聯過程。甘油首先通過已建立的酶促過程被氧化得到二羥基丙酮。然后二羥基丙酮在含錫的沸石催化劑下被異構化而得到乳酸，該催化劑結構由ETH蘇黎世課題組設計。

生產生物柴油(頂層)時，大量的甘油(底層)剩下©BoCheng/ETHZurich

對于生物柴油需求的不斷增加意味著甘油將處于供過于求的狀態，并且目前任何多余的甘油必須被處理掉。甘油相當于制成燃料的10%(重量比)。預計生物柴油生產的甘油產量在2020年將達到約370萬噸，而2014年生產的甘油約為250萬噸。

乳酸通常用于生產大宗化學品如丙烯酸和丙酮酸。然而，聚合乳酸可以得到一種生物可降解塑料，稱為聚乳酸(PLA)。PLA作為包裝材料有多種應用，并預計可成為常用聚合物PET的環保替代品。

在ETH蘇黎世食堂用聚乳酸做成的塑料杯©BoCheng/ETHZurich

用于合成乳酸的新工藝面臨其傳統生產方式糖發酵的可持續發展和成本的挑戰。使用廢料作為原料，減少了能源需求和二氧化碳排放量，其與沸石催化劑的再循環利用相結合，有助于提升新級聯路徑提供的經濟優勢。

另一個好處在于在級聯過程比發酵法更快。“無機催化劑的優勢在于如果設計得當，它可以高效地工作并能處理更濃和/或較低純度的溶液，”Pérez-Ramírez解釋道。

丹麥托普索公司催化科學家EsbenTaarning這樣評價本研究的杰出成果：“選擇性將生物基原料轉化成化學品通常十分復雜，這是由發酵技術的高成本導致的。這項工作優雅地表現了將生物轉化和化學催化結合的潛力，從而降低整個生產過程的成本。”

Pérez-Ramírez認為，這項研究的跨學科性質是這項進展的中心：“當你把不同的領域的專業知識放在一起時，比如在我們的例子中，將催化劑的設計和流程建模結合起來可以實現協同效應，讓我們能夠更快地進步，并對復雜問題有更深入的了解。”

相關論文：MMoralesetal,EnergyEnviron.Sci.,2015,DOI:10.1039/c4ee03352c