Ethanol uit 2ième generatie omzetten cellulose in suikers


Deel dit artikel met je vrienden:

Overslaan cellulose aan kleine suikermoleculen

Een team van wetenschappers van het Max Planck de carbon Research (MPI-KoFo) Mülheim-on-the-Ruhr heeft een nieuwe methode ontwikkeld voor het relatief gemakkelijk te snijden de cellulose in zijn samenstellende elementen, suikers. Dit zou de deur naar de productie van grondstoffen en biobrandstoffen uit biomassa uit hout of plantaardige afval, dus geen concurrentie met voedsel te openen.



Cellulose, de meest voorkomende organische moleculen op aarde, is het hoofdbestanddeel van plantencellen. Die vooral stabiel, is het moeilijk om de industrie te splitsen in zijn elementaire componenten. Een aanzienlijke hoeveelheid energie bleef ongebruikt ook.

Roberto Rinaldi, Regina Palkovits en Ferdi Schuth MPI-KoFo zijn nu in staat om dit obstakel te overwinnen door gebruik te maken van een vaste zure katalysator en een ionische omgeving. De werkwijze gebruikt zowel om selectief snijden van de lange celluloseketens in kleine stukjes in een tijdsbestek van een paar uur of minder. Verder voordeel is dat weinig bijproducten ontstaan, waardoor het risico op complicaties bij de verdere bewerking vermindert. De katalysator kan worden teruggewonnen en hergebruikt aan het eind van de reactie.

In een eerste stap 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 kan worden aangetast door vaste katalysatoren", legt Schüth uit.

Het MPI-KoFo-team heeft inmiddels bepaald welke eigenschappen een katalysator moet hebben om de cellulose te splitsen. Het materiaal moet zuur zijn, dat wil zeggen, H + protonen 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, hetgeen het transport van de ketens naar de katalysator ingewikkeld maakt. "We hebben ontdekt dat de chemisch gemodificeerde hars bijzonder geschikt is voor het splitsen van de suiker-gebonden cellulose", zegt Schüth.

Met de toevoeging van water vallen de ketens van suikers die aldus worden ingekort naar de bodem, zodat het gemakkelijk is ze van de oplossing af te scheiden. 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 sneden korte ketens in geïsoleerde suikermoleculen. Dit proces van "ontmanteling" - van cellulose tot glucosemoleculen - wordt depolymerisatie genoemd.

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 behandeling van de cellulose opent vele wegen van toepassingen. De aldus verkregen suikermoleculen kunnen worden onderworpen aan fermentatie en ethanol levert daarna als biobrandstof zonder concurrentie met voedsel. Resten van hout of stro kan worden gebruikt als basismateriaal. Een belangrijke ontwikkeling blijft uit voordat u deze grootschalige wijze kunnen worden uitgevoerd. Ionische oplossingen zijn vooral erg duur, vereist het gebruik ervan in de productiecyclus, en derhalve de ontwikkeling van een recycling benadering.

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

Bron: BE Duitsland


Facebook reacties

Laat een reactie achter

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