Ethanol aus 2ième Generation wandeln Zellulose in Zucker


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Weiter Cellulose zu kleinen Zuckermolekülen

Ein Team von Wissenschaftlern aus dem Max-Planck-Forschungs der Kohlenstoff (MPI-KoFo) Mülheim-on-the-Ruhr hat sich für relativ leicht schneiden die Cellulose in seine Bestandteile, Zucker, ein neues Verfahren entwickelt. Dies könnte die Tür zur Produktion von Rohstoffen öffnen und Biokraftstoffen aus Biomasse aus Holz oder Pflanzenabfällen, so dass keine Konkurrenz zu Lebensmitteln.



Cellulose, die häufigste organische Molekül auf der Erde, ist die Hauptkomponente von Pflanzenzellen. Wie es besonders stabil ist, ist es schwierig gewesen, die Industrie in ihre elementaren Komponenten zu spalten. Eine beträchtliche Menge an Energie blieb auch ungenutzt.

Roberto Rinaldi, Regina Palkovits und Ferdi Schüth MPI-KoFo sind nun in der Lage, dieses Hindernis zu überwinden, indem ein fester Säurekatalysator und eine ionische Umgebung. Das Verfahren ebenfalls verwendet zu ermöglichen, um selektiv die langen Celluloseketten in kleine Stücke geschnitten, in einem Zeitraum von wenigen Stunden oder weniger. Darüber hinaus ist es ein Vorteil, dass nur wenige Nebenprodukte entstehen, die das Risiko von Komplikationen bei der Weiterverarbeitung reduziert. Der Katalysator kann am Ende der Reaktion zurückgewonnen und wiederverwendet werden.

Dans un premier temps, les chercheurs placent la molécule de cellulose dans une solution ionique. Il s’agit d’un sel, liquide à température ambiante, qui contient des éléments chargés positivement et négativement. « Cette étape rend les longues chaînes de cellulose accessibles pour les réactions chimiques suivantes, et la cellulose est ainsi attaquable par des catalyseurs solides », explique F. Schüth.

L’équipe du MPI-KoFo a entre-temps déterminé quelles propriétés un catalyseur devait posséder afin de cliver la cellulose. Le matériau doit être acide, c’est-à-dire pouvoir donner des protons H+. Il doit aussi disposer d’une grande surface et de pores de la bonne dimension, car la cellulose dissoute dans la solution ionique est très visqueuse, ce qui complique le transport des chaînes vers le catalyseur. « Nous avons découvert que la résine modifiée chimiquement est particulièrement bien adaptée au clivage des liaisons sucrées de la cellulose », poursuit Ferdi Schüth.

Grâce à un ajout d’eau, les chaînes de sucres ainsi raccourcies tombent au fond, de sorte qu’il est facile de les séparer de la solution. Les chercheurs filtrent alors la solution et récupèrent le catalyseur. « Afin de parvenir enfin aux plus petits éléments constitutifs de la cellulose, une étape supplémentaire est nécessaire via, par exemple, l’utilisation d’enzymes ». Celles-ci découpent les courtes chaînes en molécules de sucres isolées. Ce processus de « démontage » -de la cellulose aux molécules de glucose- est appelé dépolymérisation.

La nouvelle méthode permet, entre autres, de découper des composants végétaux très stables, comme la cellulose micro-cristalline, voire même du bois. « Nous pouvons ainsi dire que, grâce à cette méthode, le démontage du bois en sucres est possible », commente F. Schüth.

Diese Behandlung der Cellulose eröffnet viele Möglichkeiten der Anwendungen. Die Zuckermoleküle können somit erhalten werden, unterzogen, um Fermentation und Ethanol produziert dann als Biokraftstoff ohne Nahrung konkurrieren. Reste von Holz oder Stroh könnte als Basismaterial verwendet werden. Ein wichtiger bleibt Entwicklungsarbeit vor der Verwendung dieses Groß Verfahren durchgeführt werden. Ionische Lösungen sind vor allem sehr teuer, erfordert seine Verwendung in den Produktionskreislauf und damit die Entwicklung eines Recycling-Ansatz.

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

Quelle: BE Deutschland


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