Етанол 2-го покоління: перетворення целюлози в цукри


Поділіться цією статтею з друзями:

Перехід від целюлози до невеликих молекул цукрів

Команда вчених з Макса Планка вуглець досліджень (МПІ-Kofo) Мільгейм-на-Рур розробив новий метод відносно легко розрізати целюлозу на складові елементи, цукру. Це може відкрити двері до виробництва сировини та біопалива з біомаси, отриманої з деревних або рослинних відходів, таким чином, без конкуренції з продуктами харчування.



Целюлоза, найбільш поширеною органічною молекулою на Землі, є основним компонентом клітин рослин. Оскільки вона є особливо стабільною, промисловості важко розбити його на основні компоненти. Таким чином, велика кількість енергії залишалася невикористаною.

Роберто Рінальді, Регіна Palkovits і Ферді Шут МПІ-Kofo тепер вдалося подолати цю перешкоду, за допомогою твердого кислотного каталізатора і іонної середовищі. Розроблений процес вибірково розщеплює довгі целюлозні ланцюги на дрібні шматочки протягом декількох годин або менше. Крім того, перевага полягає в тому, що виникають декілька побічних продуктів, що зменшує ризик ускладнень у процесі лікування. Каталізатор може бути відновлений і повторно використаний в кінці реакції.

На першому етапі дослідники поміщають молекулу целюлози в іонний розчин. Це сіль, рідка при кімнатній температурі, яка містить позитивно і негативно заряджені елементи. «Цей крок робить довгі ланцюги целюлози для наступних хімічних реакцій, і целюлоза, таким чином напад твердих каталізаторів,» говорить Ф. Schüth.

Тим часом команда MPI-KoFo визначила, які властивості повинен мати каталізатор для розщеплення целюлози. Матеріал повинен бути кислим, тобто давати Н + протони. Він також повинен мати велику поверхню і пори правильного розміру, як целюлоза розчиняється в іонному розчині дуже в'язка, що робить транспортні канали для каталізатора. "Ми виявили, що хімічно модифікована смола особливо підходить для розщеплення целюлози, зв'язаної з цукром, - говорить Шют.

З додаванням води, таким чином, скорочуються ланцюжки цукрів, що знижуються донизу, так що їх легко відокремити від розчину. Потім дослідники фільтрують розчин і відновлюють каталізатор. "Для того, щоб остаточно досягти найменших складових елементів целюлози, необхідний додатковий крок за допомогою, наприклад, використання ферментів". Ці скорочені ланцюжки виділяються в ізольовані молекули цукру. Цей процес "демонтажу" - від целюлози до молекул глюкози - називається деполімеризацією.

Новий метод дозволяє, крім іншого, скоротити дуже стабільні компоненти рослин, такі як мікрокристалічна целюлоза або навіть деревина. "Ми можемо сказати, що завдяки цьому методу можливе демонтаж деревини в цукор", - коментує Ф. Шют.

Таке лікування целюлози відкриває безліч застосувань. Отримані таким чином молекули цукру можуть бути піддані алкогольному бродіванню, а етанол потім виготовляється як біопаливо, не конкуруючи з харчовими продуктами. Залишки деревини або соломи можуть служити основним матеріалом. Важливе розвиток роботи ще потрібно зробити, перш ніж використовувати цей метод у великих масштабах. Іонічні рішення є особливо дорогими, що вимагає їх повторного використання в виробничому циклі, а отже, і розвитку підходу до переробки.

Ферді Шут - Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Рур - тіла: + 49 208 306 2373 - електронна пошта: schueth@mpi-muehlheim.mpg.de

джерело: BE Німеччина


Зворотній зв'язок

Залишити коментар

Ваша електронна адреса не буде опублікований. Обов'язкові поля позначені *