长期以来，玉米一直是美国的标志性作物之一。然而，并不是每个人都意识到这种主食谷物的绝大部分不会被人类食用。根据美国农业部 经济研究局的数据，去年 44% 的美国玉米作物用于动物饲料，另外 44% 用于乙醇——这一比例在过去 40 年中一直稳步增长。乙醇被誉为机动车的更清洁的生物基燃料，但它仍然有环境成本：每生产一加仑乙醇，就会释放大约六磅二氧化碳作为废物。鉴于乙醇的作用不断扩大，许多人想知道是否有办法减少或消除该过程中这种导致地球变暖的副产品。

Evan Wegener是 位于伊利诺伊州皮奥里亚的ARS 国家农业利用研究中心可再生产品技术研究中心的 一名研究化学工程师 ，他可能会有答案。他正在领导一个实验项目，以确定乙醇副产品是否可以与造纸厂的另一种工业副产品结合，生产出比二氧化碳更有用、危害更小的东西。该项目是ARSX的三个获奖概念之一 ，一项年度竞赛，旨在激励研究人员提出高风险、高回报的跨学科和打破界限的想法，以解决我们最紧迫的挑战。2022 年的主题是“农业循环经济的创新”，重点关注“有助于实现农业从线性经济向循环经济模式转变的想法”。这个想法是让农业过程中的所有产品以有益的方式继续使用和再利用，从而创造一个持续的良性循环。

Wegener 和他的团队希望通过从当前途径转移工业副产品，将这一概念带入他们的工作。“与其分解并以二氧化碳的形式排放，”他说，它们可以赋予副产品“更长的寿命”。为此，他们会将它们转化为聚酯和尼龙的化学前体。随着新兴的回收/升级再造实践，这些高价值纤维可能会变成可以穿几十年或更长时间的运动服装或冬季夹克。

该项目起源于近 40 年前开始的研究——然后就枯竭了。Wegener 和他的同事们正在重新审视最初的研究，借助类似化学反应的最新创新对其进行调整——这些发展激发了他们寻找新解决方案的信心。“你需要想出一种巧妙的方法来指导反应的进行方式，”韦格纳解释说，“利用传统化学来组合通常无法组合的原料。”

ARS 研究化学工程师 Evan Wegener 在实验室的化学反应器前。（照片由 Evan Wegener 提供，D5099-1）

Wegener 欣然承认，他的项目比他的典型工作有点冒险，但是，“在我看来，有很多科学依据可以证明这一点，”他说。“如果可行，我认为这可能是一项真正具有颠覆性的技术——一种开箱即用的新颖技术，可以让利益相关者尽早兴奋起来。”

根据 Wegener 的说法，挑战是双重的：“我们真正希望通过这个项目做的是，首先，证明您实际上可以进行这种化学反应，然后，将该批处理系统转换为连续过程；那将是我们将带给业内人士的概念验证设计。” 换句话说，一旦研究人员证明化学反应可以在实验室中成功运行，他们就必须将其转化为在商业规模上可行的东西。

谈到下一阶段的商业发展，韦格纳指出，他的团队位于皮奥里亚，靠近几家最大的乙醇工厂，这使他们能够很好地找到企业合作伙伴。他相信最终产品的经济价值将推动消费者和企业的采用。

“如果我们瞄准这些特种聚合物应用中的一些，我们认为我们真的可以开发出人们愿意购买的高价值产品，”他说。“根据类似物品的售价，我们认为这将产生约 20 美元/公斤，因此与捕获二氧化碳最多 15-20 美分/公斤相比，二氧化碳的价值增加了 100 倍。”

结果是双赢，通过减少浪费创造价值。Wegener 说：“将这些副产品转化为有用的东西确实提高了我们农业生产过程的效率。”—— ARS 传播办公室Kathryn Markham