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にあるMaxPlanck Institute for Carbon Research(MPI-KoFo)の科学者チームは、セルロースを比較的簡単に構成要素である糖に分解できる新しい方法を開発しました。 これは、木材や植物の廃棄物から得られたバイオマスからの原材料やバイオ燃料の生産への扉を開く可能性があり、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、これまで業界が基本的な構成要素に分解することは困難でした。 したがって、かなりの量のエネルギーが未使用のままにされました。

MPI-KoFoのRobertoRinaldi、Regina Palkovits、FerdiSchüthは、固体酸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。 得られたプロセスにより、セルロースの長鎖を数時間以内に選択的に小さな断片に分割することができます。 さらに、副産物がほとんど現れないという利点があり、治療後の合併症のリスクが軽減されます。 触媒は、反応の最後に回収して再利用できます。

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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。 それは、正および負に帯電した元素を含む、室温で液体の塩です。 「このステップにより、セルロースの長鎖が次の化学反応に利用できるようになり、セルロースは固体触媒によって攻撃されやすくなります」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が持つ必要のある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、鎖の触媒への輸送が複雑になるため、大きな表面積と適切なサイズの細孔が必要です。 「化学修飾された樹脂がセルロースの糖結合の切断に特に適していることを発見しました」とFerdiSchüthは続けます。

水を加えると、このように短くなった糖鎖は底に沈むので、溶液からそれらを簡単に分離することができます。 次に、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の構成要素を達成するために、例えば、酵素の使用を介して追加のステップが必要です。」 これらは短鎖を孤立した糖分子に切断します。 セルロースからグルコース分子への「分解」のこのプロセスは、解重合と呼ばれます。

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新しい方法は、とりわけ、微結晶セルロース、さらには木材などの非常に安定した植物成分を切断することを可能にします。 「したがって、この方法のおかげで、木材を糖に分解することが可能であると言えます」とF.Schüthはコメントしています。

このセルロース処理は、多くの応用の道を開きます。 このようにして得られた糖分子は、食品と競合することなく、アルコール発酵とその後のバイオ燃料としてのエタノールに供することができた。 木やわらの切れ端を基本的な材料として使用することができます。 ただし、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。 特に、イオン性溶液は非常に高価であり、製造サイクルでの再利用が必要であるため、リサイクルアプローチの開発が必要です。

FerdiSchüth-Max-Planck-InstitutfürKohlenforschung、MühlheimanderRuhr-tel:+49 208 306 2373-email:schueth@mpi-muehlheim.mpg.de

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ソース: ドイツ

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