Новый метод для деградации целлюлозы разработала исследовательская группа, в том числе доктор Такаясу Кавасаки (Токийский университет), д-р Хейсун 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 Тсукияма (Токийский университет).
Новый метод предусматривает использование инфракрасного лазера на свободных электронах (IR-FEL), длина волны которого настраивается в диапазоне от 3 до 20 мкм, и является перспективной «зеленой» технологией для деградации целлюлозы с нулевым уровнем выбросов.
"Одна из уникальных особенностей IR-FEL заключается в том, что он может индуцировать многофотонные поглощения молекулы и может изменять структуру вещества, - объясняет доктор Такаясу Кавасаки. - До сих пор эта технология использовалась в основных областях физики, химии и медицины, но мы хотели применять ее для стимулирования прогресса в области экологических технологий ".
Растительная полимерная целлюлоза является самой распространенной формой биомассы в мире и может быть преобразована в сырье, такое как глюкоза и ксилоза для производства биоэтанола (вид биотоплива). Но этот процесс является сложным из-за жесткой и плотной структуру молекулы, что делает ее нерастворимой в воде. Химики и биотехнологи во всем мире используют традиционные методы, такие как микроволновое излучение, гидролиз и ультразвук, чтобы разложить этот полимер, но эти процессы требуют экстремальных условий и поэтому неустойчивы.
Ученые знали, что лазер IR-FEL можно использовать для проведения реакций диссоциации на различных биомолекулах. Целлюлоза - это биополимер, состоящий из молекул углерода, кислорода и водорода, которые образуют ковалентные связи различной длины и угла между собой. Полимер имеет три инфракрасные диапазоны на длинах волн 9,1, 7,2 и 3,5 мкм, которые соответствуют трем различным связям: режим растяжения C-O, режим изгиба H-C-O и режим растяжения C-H, соответственно.
Исходя из этого, ученые облучали порошкообразную целлюлозу, настроив длину волны ИК-излучения на эти три длины волн. Затем они проанализировали продукты с помощью таких методов, как электроспрейная ионизационная масс-спектрометрия и инфракрасная микроскопия синхротронного излучения, которые показали, что молекулы целлюлозы успешно разложились на глюкозу и целлобиозу (молекулы-предшественники для производства биоэтанола). Не только это, их продукты были получены на высоких выходах, делая этот процесс достаточно эффективным.
"Это был первый в мире метод эффективного получения глюкозы из целлюлозы с помощью IR-FEL, - говорит доктор Кавасаки. - Поскольку он не требует жестких условий реакции, таких как вредные органические растворители, высокая температура и высокое давление, он превосходит другие традиционные методы" .
Кроме производства биотоплива, целлюлоза имеет несколько применений - например, в качестве функциональных биоматериалов в биосовместимых клеточных мембранах, антибактериальных письмах и гибридных бумажных материалах. Таким образом, новый метод, разработанный в этом исследовании, показывает перспективность для различных отраслей промышленности, таких как здравоохранение, технологии и машиностроения. «Наш метод полезен для переработки не только целлюлозы, но и других компонентов древесины и может оказаться инновационным методом переработки лесной биомассы, - говорит Такаясу Кавасаки. - Исследование будет способствовать развитию общества, свободного от нефти ".
Ранее ЭлектроВести писали, что руководитель кооператива «Гагауз Ери» из села Котловина Ренийского района Одесской области Михаил Цонков занимается производством пеллет из отходов моркови, петрушки, свеклы и подсолнечника. Кооператив является одним из крупнейших производителей семян овощей и зелени в Украине.
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
