2th Generation Ethanol: omvandling av cellulosa till socker


Dela den här artikeln med dina vänner:

Byt från cellulosa till små molekyler sockerarter

En grupp forskare från Max kolet Planck Research (MPI-KoFo) Mülheim-on-the-Ruhr har utvecklat en ny metod för relativt lätt att skära cellulosan till dess beståndsdelar, sockerarter. Detta skulle kunna öppna dörren för produktion av råvaror och biobränslen från biomassa som härrör från trä eller vegetabiliskt avfall, alltså utan konkurrens med livsmedelsprodukter.



Cellulosa, den vanligaste organiska molekylen på jorden, är huvudkomponenten i växtceller. Eftersom det är särskilt stabilt var det svårt för branschen att bryta ner det i sina grundläggande komponenter. En stor mängd energi lämnades därmed oanvänd.

Roberto Rinaldi, Regina Palkovits och Ferdi Schüth från MPI-KoFo har nu övervinnat detta hinder, med användning av en fast syrakatalysator och ett jonmedium. Den utvecklade processen delar selektivt de långa cellulosakedjorna i små bitar på några timmar eller mindre. Dessutom är en fördel att få biprodukter uppträder, vilket minskar risken för komplikationer under behandlingsperioden. Katalysatorn kan utvinnas och återanvändas i slutet av reaktionen.

I ett första steg placerar forskarna cellulosamolekylen i en jonös lösning. Det är ett salt, flytande vid rumstemperatur, som innehåller positivt och negativt laddade element. "Detta steg gör att de långa cellulosakedjorna är tillgängliga för följande kemiska reaktioner, och cellulosa kan attackeras av fasta katalysatorer", förklarar Schüth.

MPI-KoFo-laget har under tiden bestämt vilka egenskaper en katalysator ska ha för att klyva cellulosa. Materialet måste vara surt, det vill säga ge H + protoner. Det måste också ha en stor yta och porer av rätt storlek, eftersom cellulosa upplöst i jonlösningen är väldigt viskös vilket komplicerar transporten av kedjorna till katalysatorn. "Vi har upptäckt att det kemiskt modifierade hartset är särskilt lämpligt för klyvning av sockerbunden cellulosa", säger Schüth.

Med tillsats av vatten faller sålunda kedjorna av socker till botten, så att det är lätt att skilja dem från lösningen. Forskarna filtrerar därefter lösningen och återställer katalysatorn. "För att slutligen uppnå de minsta beståndsdelarna av cellulosa är ett ytterligare steg nödvändigt, t ex genom användning av enzymer". Dessa skär korta kedjor i isolerade sockermolekyler. Denna process av "demontering" - från cellulosa till glukosmolekyler - kallas depolymerisering.

Den nya metoden gör det möjligt att bland annat klippa väldigt stabila växtdelar, såsom mikrokristallin cellulosa eller till och med trä. "Vi kan säga att tack vare den här metoden är nedmontering av trä i socker möjligt", säger F. Schüth.

Denna behandling av cellulosa öppnar många applikationer. De sålunda erhållna sockermolekylerna kan utsättas för en alkoholhaltning och etanolen produceras sedan som biobränsle utan att konkurrera med livsmedelsprodukterna. Rester av trä eller halm kan tjäna som ett basmaterial. Viktigt utvecklingsarbete återstår att göra innan man använder den här metoden i stor skala. Joniska lösningar är särskilt dyra, vilket kräver återanvändning i produktionscykeln, och därmed utvecklingen av ett återvinningsförfarande.

Ferdi Schuth - Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim an der Ruhr - tel: + 49 208 306 2373 - e-post: schueth@mpi-muehlheim.mpg.de

källa: BE Tyskland


Facebook kommentarer

Lämna en kommentar

Din e-postadress kommer inte att publiceras. Obligatoriska fält är markerade *