Целюлозу перетворюють на біопаливо за допомогою лазера

У Японії вчені розробили нову лазерну стратегію для ефективного перетворення целюлози у біопаливо. Новий метод для деградації целюлози розробила дослідницька група, у тому числі доктор Такаясу Кавасакі (Токійський університет), д-р Heishun Дзен (Інститут підвищення енергії Кіотського університету), Проф Ясусі Хаякава (лабораторії електронно-променевих досліджень і прикладних робіт Інституту квантової науки, Мічиганський університет), проф.Тошіакі Охта (СР центр, університет Ріцумейкан), і проф Коічі Tsukiyama (Токійський університет). Повідомляє Еcotown посилаючись на Еurekalert.

Новий метод передбачає використання інфрачервоного лазера на вільних електронах(IR-FEL), довжина хвилі якого налаштовується у діапазоні від 3 до 20 мкм, і є перспективною «зеленою» технологією для деградації целюлози з нульовим рівнем викидів.

"Одна з унікальних особливостей IR-FEL полягає в тому, що він може індукувати багатофотонне поглинання молекули і може змінювати структуру речовини, — пояснює доктор Такаясу Кавасакі. - Досі ця технологія використовувалася в основних галузях фізики, хімії та медицини, але ми хотіли застосовувати її для стимулювання прогресу в галузі екологічних технологій".

Рослинна полімерна целюлоза є найпоширенішою формою біомаси у світі та може бути перетворена в сировину, таку як глюкоза і ксилоза для виробництва біоетанолу (вид біопалива). Але цей процес є складним через жорстку і щільну структуру молекули, що робить її нерозчинною у воді. Хіміки та біотехнологи в усьому світі використовують традиційні методи, такі як мікрохвильове випромінювання, гідроліз і ультразвук, щоб розкласти цей полімер, але ці процеси вимагають екстремальних умов і тому нестійкі.

Вчені знали, що лазер IR-FEL можна використовувати для проведення реакцій дисоціації на різних біомолекулах. Целюлоза — це біополімер, що складається з молекул вуглецю, кисню і водню, які утворюють ковалентні зв'язки різної довжини й кута між собою. Полімер має три інфрачервоні діапазони на довжинах хвиль 9,1, 7,2 і 3,5 мкм, які відповідають трьом різним зв'язкам: режим розтягування C-O, режим вигину H-C-O і режим розтягування C-H, відповідно.

Виходячи з цього, вчені опромінювали порошкоподібну целюлозу, налаштувавши довжину хвилі ІЧ-випромінювання на ці три довжини хвиль. Потім вони проаналізували продукти за допомогою таких методів, як електроспрейна іонізаційна мас-спектрометрія й інфрачервона мікроскопія синхротронного випромінювання, які показали, що молекули целюлози успішно розклалися на глюкозу і целобіозу (молекули-попередники для виробництва біоетанолу). Не тільки це, їх продукти були отримані на високих виходах, роблячи цей процес досить ефективним.

"Це був перший у світі метод ефективного отримання глюкози з целюлози за допомогою IR-FEL, - каже доктор Кавасакі. - Оскільки він не вимагає жорстких умов реакції, таких як шкідливі органічні розчинники, висока температура і високий тиск, він перевершує інші традиційні методи".

Нагадаємо, Галапагоси перейшли на сонячну енергію та біопаливо.