2th世代のエタノール:セルロースを糖に変換

セルロースから糖の小分子への切り替え

Mühlheim-sur-la-Ruhrのマックスプランク炭素研究所(MPI-KoFo)の科学者チームは、セルロースをその構成要素である糖に比較的簡単に切断できる新しい方法を開発しました。 これにより、木材や植物廃棄物からのバイオマスからの原料やバイオ燃料の生産への扉が開かれる可能性があり、したがって食品との競争はありません。

地球上で最も一般的な有機分子であるセルロースは、植物細胞の主成分です。 特に安定しているため、業界ではこれを基本コンポーネントに分割することはこれまで困難でした。 したがって、かなりの量のエネルギーが未使用のままでした。

MPI-KoFoのRoberto Rinaldi、Regina Palkovits、およびFerdiSchüthは、酸性固体触媒とイオン媒体を使用して、この障害を克服することに成功しました。 このように開発されたプロセスにより、数時間以内の空間で、セルロースの長い鎖を選択的に小さな断片に分割することができます。 さらに、利点は副産物がほとんど現れないことであり、これにより治療過程での合併症のリスクが軽減されます。 触媒は、反応の終了時に回収および再利用できます。

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まず、研究者はセルロース分子をイオン溶液に入れます。 これは、室温で液体の塩であり、正および負に帯電した元素が含まれています。 「このステップにより、次の化学反応で長いセルロース鎖にアクセスできるようになります。したがって、セルロースは固体触媒の攻撃を受けやすくなります」とF.Schüthは説明します。

一方、MPI-KoFoチームは、セルロースを切断するために触媒に必要な特性を決定しました。 材料は酸性でなければなりません。つまり、H +プロトンを与えることができなければなりません。 また、イオン溶液に溶解したセルロースは非常に粘性が高く、触媒への鎖の輸送を複雑にするため、適切なサイズの大きな表面積と細孔を持たなければなりません。 「化学修飾された樹脂は、セルロースの糖ベースの結合の切断に特に適していることを発見しました」とFerdiSchüth氏は続けます。

水を加えたおかげで、短くなった糖鎖が底に落ちるので、溶液から簡単に分離できます。 その後、研究者は溶液をろ過し、触媒を回収します。 「最終的にセルロースの最小構成要素に到達するためには、例えば酵素の使用を介して追加のステップが必要です」。 これらは、短い鎖を孤立した糖分子に切断します。 この「分解」プロセス-セルロースからグルコース分子まで-は解重合と呼ばれます。

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この新しい方法により、とりわけ、微結晶セルロースや木材などの非常に安定した植物成分を切断できます。 「この方法のおかげで、砂糖で木材を解体することができると言えます」とF.Schüthはコメントしています。

このセルロース処理は、多くの用途の可能性を開きます。 このようにして得られた糖分子をアルコール発酵に供し、エタノールを食品と競合することなくバイオ燃料として生産することができました。 残りの木材またはわらをベース材料として使用できます。 この方法を大規模に使用する前に、重要な開発作業を行う必要があります。 イオンソリューションは特に非常に高価であるため、生産サイクルでの再利用が必要であり、したがってリサイクルアプローチの開発が必要です。

FerdiSchüth-Max-Planck-InstitutfürKohlenforschung、Mühlheiman der Ruhr-電話:+49 208-メール:schueth@mpi-muehlheim.mpg.de

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ソース: ドイツ

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