На будущее: эффективная лазерная методика может преобразовать целлюлозу в биотопливо

С надвигающейся угрозой из-за изменения климата, висит над нашими головами, крайне важно разработать эффективные альтернативы для ископаемых видов топлива. Одним из вариантов является использование экологически чистых источников топлива, называется биотопливо, которое может быть произведено из природных источников, таких как биомасса. На растительной основе полимера целлюлозы-наиболее распространенная форма биомассы во всем мире и могут быть преобразованы в необработанные материалы, такие как глюкоза и ксилоза для производства биоэтанола (типа биотоплива). Но, этот процесс является сложным из-за жесткой и плотной структурой молекулы, что делает его нерастворимым в воде. Химиков и биотехнологов во всем мире воспользовались традиционными методами, как микроволнового излучения, гидролиза и ультразвуковой обработки, чтобы снизить этот полимер, но эти процессы требуют экстремальных условиях, и поэтому неустойчивой.

С этой целью в новом исследовании, опубликованном в энергии и топливе, исследовательская группа в Японии, в том числе доктор Такаясу, Кавасаки (Токийский университет), д-р Heishun Дзен (Институт повышения энергии Киотского университета), Проф Ясуси Хаякава (лаборатории электронно-лучевых исследований и прикладных работ Института квантовой науки, Мичиганский университет), проф. Тошиаки Охта (СР центр, Университет Рицумейкан), и проф Коичи Tsukiyama (Токийский университет), разработал новый метод для деградации целлюлозы. Этот метод был основан на лазерной называют ИК-лазер на свободных электронах (ИК-Фель), чья длина волны перестраиваемого в диапазоне от 3 до 20 ?м. Этот новый метод является перспективным зеленые технологии с нулевым уровнем выбросов деградации целлюлозы. Доктор Кавасаки говорит, «одна из уникальных особенностей ИК-ЛСЭ является то, что он может вызвать поглощение многофотонное на молекулы и может изменять структуру вещества. До сих пор эта технология использовалась в основных областях физики, химии и медицины, но мы хотели использовать для стимулирования достижений в области экологических технологий.»

Ученые знали, что ИК-Фель могут использоваться для осуществления диссоциации реакции на различные биомолекулы. Целлюлоза-это биополимер, состоящий из углерода, кислорода и водорода молекул, которые образуют ковалентные связи различной длины и углов друг с другом. Полимер имеет три инфракрасном диапазонах на длинах волн 9.1, 7.2 и 3.5 ?м, которым соответствуют три разных облигаций: с?Режим растяжения, ч?С?Режим изгиба, и C?Режим сек растяжения, соответственно. Исходя из этого, ученые облучали порошкообразная целлюлоза, настраивая длину волны ИК-Фель на этих трех длинах волн. Затем они проанализировали продукты с использованием таких методов, как масс-спектрометрия с ионизацией электрораспылением и синхротронного излучения ИК-микроскопии, которые показали, что молекулы целлюлозы успешно разлагается до глюкозы и целлобиозы (молекул прекурсора для производства биоэтанола). Не только это, их продукты были получены высокие урожаи, что делает этот процесс весьма эффективным. Доктор Кавасаки объясняет, «это был первый способ в мире для эффективного получения глюкозы из целлюлозы с помощью ИК-ФЭЛ. Поскольку этот метод не требует жестких условий реакции, таких как вредных органических растворителей, высокой температуры и высокого давления, он превосходит другие традиционные методы».

Помимо создания биотоплива, целлюлозы имеет несколько приложений-например, в качестве функциональных биоматериалов в биосовместимых мембран клеток, антибактериальное постельное белье, и гибридных материалов. Таким образом, новый метод, разработанный в данном исследовании, показывает обещание для различных отраслей промышленности, таких как здравоохранение, технологии и инженерии. Кроме того, доктор Кавасаки надеется, что их метод можно использовать для обработки не только целлюлозы, но и других деревянных составляющих и может оказаться инновационный способ переработки лесной биомассы. Он заключает, «Мы надеемся, что данное исследование будет способствовать разработке безмасляные общества».

сделать разницу: спонсорские возможности