Ethanol uit 2ième generatie omzetten cellulose in suikers

Overslaan cellulose aan kleine suikermoleculen

Een team van wetenschappers van het Max Planck-instituut voor koolstofonderzoek (MPI-KoFo) in Mühlheim-sur-la-Ruhr heeft een nieuwe methode ontwikkeld waarmee cellulose relatief gemakkelijk in de samenstellende elementen, suikers, kan worden gesneden. Dit zou de deur kunnen openen naar de productie van grondstoffen en biobrandstoffen uit biomassa uit hout of plantenafval, dus zonder concurrentie met voedselproducten.

Cellulose, het meest voorkomende organische molecuul op aarde, is het hoofdbestanddeel van plantencellen. Omdat het bijzonder stabiel is, was het tot nu toe moeilijk voor de industrie om het in zijn elementaire componenten op te splitsen. Een aanzienlijke hoeveelheid energie bleef dus ongebruikt.

Roberto Rinaldi, Regina Palkovits en Ferdi Schüth van MPI-KoFo zijn er nu in geslaagd dit obstakel te overwinnen met behulp van een zure vaste katalysator en een ionisch medium. Het aldus ontwikkelde proces maakt het mogelijk om lange ketens van cellulose selectief in kleine stukjes te splitsen, in een ruimte van enkele uren of minder. Een voordeel is bovendien dat er weinig bijproducten verschijnen, wat het risico op complicaties tijdens de behandeling vermindert. De katalysator kan worden teruggewonnen en opnieuw worden gebruikt aan het einde van de reactie.

Lees ook: Mycocarburant, diesel producerende schimmels

Eerst plaatsen de onderzoekers het cellulosemolecuul in een ionische oplossing. Het is een zout, vloeibaar bij kamertemperatuur, dat positief en negatief geladen elementen bevat. "Deze stap maakt de lange celluloseketens toegankelijk voor de volgende chemische reacties, en de cellulose is dus aantastbaar door vaste katalysatoren", legt F. Schüth uit.

Het MPI-KoFo-team heeft inmiddels bepaald welke eigenschappen een katalysator moet hebben om cellulose te splitsen. Het materiaal moet zuur zijn, dat wil zeggen H + protonen kunnen geven. Het moet ook een groot oppervlak en poriën van de juiste grootte hebben, omdat de cellulose opgelost in de ionische oplossing zeer viskeus is, wat het transport van de ketens naar de katalysator bemoeilijkt. "We hebben ontdekt dat de chemisch gemodificeerde hars bijzonder goed geschikt is voor het splitsen van de op suiker gebaseerde bindingen van cellulose", vervolgt Ferdi Schüth.

Dankzij de toevoeging van water vallen de verkorte suikerkettingen naar de bodem, zodat ze gemakkelijk van de oplossing kunnen worden gescheiden. De onderzoekers filteren vervolgens de oplossing en winnen de katalysator. "Om uiteindelijk de kleinste bestanddelen van cellulose te bereiken, is een extra stap nodig, bijvoorbeeld door het gebruik van enzymen". Deze snijden korte ketens in geïsoleerde suikermoleculen. Dit "demontage" -proces - van cellulose tot glucosemoleculen - wordt depolymerisatie genoemd.

Lees ook: Industrieel gebruik van hout: nieuwe methode van ontbinding

De nieuwe methode maakt het onder meer mogelijk om zeer stabiele plantcomponenten te snijden, zoals microkristallijne cellulose of zelfs hout. "We kunnen zeggen dat dankzij deze methode de ontmanteling van hout tot suikers mogelijk is", zegt F. Schüth.

Deze cellulosebehandeling opent vele toepassingsmogelijkheden. De aldus verkregen suikermoleculen zouden kunnen worden onderworpen aan alcoholische gisting en de ethanol vervolgens geproduceerd als biobrandstof, zonder te concurreren met voedselproducten. Overgebleven hout of stro kan als basismateriaal worden gebruikt. Aanzienlijk ontwikkelingswerk moet nog worden gedaan voordat deze methode op grote schaal wordt gebruikt. Ionische oplossingen zijn bijzonder duur en vereisen hergebruik in de productiecyclus en daarom de ontwikkeling van een recyclingbenadering.

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

Lees ook: Bio-ethanol: FAQ

Bron: BE Duitsland

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd *