Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp hai bước để phân hủy carbohydrate hiệu quả hơn thành các thành phần đường duy nhất của họ, một quá trình quan trọng trong sản xuất nhiên liệu xanh.
Một sự hợp tác quốc tế do các nhà khoa học tại Đại học Nông nghiệp và Công nghệ Tokyo (TUAT), Nhật Bản, đã phát triển một phương pháp hai bước để phân hủy carbohydrate thành các thành phần đường duy nhất của họ, một quá trình quan trọng trong sản xuất nhiên liệu xanh.
Các nhà nghiên cứu đã công bố kết quả của họ vào ngày 10 tháng 4 trên tạp chí Hiệp hội Hóa học Công nghiệp & Kỹ thuật Hoa Kỳ .
Quá trình phân hủy được gọi là quá trình đường hóa. Các thành phần đường đơn được sản xuất, được gọi là monosacarit, có thể được lên men thành bioethanol hoặc biobutanol, rượu có thể được sử dụng làm nhiên liệu.
“Trong một thời gian dài, sự chú ý đáng kể đã tập trung vào việc sử dụng các axit và enzyme đồng nhất để sac hóa”, Eika W. Qian, tác giả giấy và giáo sư tại Trường Cao học Ứng dụng Sinh học và Kỹ thuật Hệ thống tại Đại học Nông nghiệp Tokyo, nói. và Công nghệ tại Nhật Bản. “Quá trình đường hóa men được xem là một triển vọng hợp lý vì nó mang lại tiềm năng cho năng suất cao hơn, chi phí năng lượng thấp hơn và nó thân thiện với môi trường hơn.”
Việc sử dụng các enzyme để phá vỡ carbohydrate thực sự có thể bị cản trở, đặc biệt là trong sinh khối thực tế như rơm rạ. Một sản phẩm phụ của thu hoạch lúa, rơm rạ bao gồm ba loại carbohydrate phức tạp: tinh bột, hemiaellulose và cellulose. Enzyme không thể tiếp cận với hemiaellulose hoặc cellulose, do cấu trúc thành tế bào và diện tích bề mặt của chúng, trong số các đặc điểm khác. Chúng phải được xử lý trước để trở nên dễ tiếp nhận hoạt động của enzyme, có thể tốn kém.
Một câu trả lời cho chi phí và sự kém hiệu quả của các enzyme là việc sử dụng các chất xúc tác axit rắn, là các axit gây ra các phản ứng hóa học mà không hòa tan và trở thành một phần vĩnh viễn của phản ứng. Chúng đặc biệt hấp dẫn bởi vì chúng có thể được phục hồi sau khi sac hóa và tái sử dụng.
Tuy nhiên, điều đó không dễ dàng như việc hoán đổi các enzyme cho các axit, theo Qian, vì carbohydrate không đồng nhất. Hemiaellulose và tinh bột xuống cấp ở 180 độ C trở xuống, và nếu các thành phần kết quả được làm nóng hơn nữa, đường sản xuất ra phân tách và được chuyển đổi sang các sản phẩm phụ khác. Mặt khác, sự phân hủy cellulose chỉ xảy ra ở nhiệt độ 200 độ C trở lên.
Đó là lý do tại sao, để tối đa hóa năng suất đường từ rơm rạ, các nhà nghiên cứu đã phát triển một quy trình gồm hai bước – một bước cho hemiaellulose và một bước khác cho cellulose. Bước đầu tiên cần một axit rắn nhẹ ở nhiệt độ thấp (150 độ C trở xuống), trong khi bước thứ hai bao gồm các điều kiện khắc nghiệt hơn, với axit rắn mạnh hơn và nhiệt độ cao hơn (210 độ C trở lên).
Nhìn chung, quy trình hai bước không chỉ tỏ ra hiệu quả, nó tạo ra lượng đường nhiều hơn khoảng 30% so với quy trình một bước truyền thống.
“Chúng tôi hiện đang tìm kiếm một đối tác để đánh giá tính khả thi của quá trình đường hóa hai bước trong rơm rạ và các vật liệu khác như rơm lúa mì và ngô ngô v.v. trong một đơn vị thí điểm”, Qian nói. “Mục tiêu cuối cùng của chúng tôi là thương mại hóa quy trình của chúng tôi để sản xuất monosacarit từ loại vật liệu này trong tương lai.”
Các tác giả khác là Luh Putu Pitrayani của trường Anglo Trung Quốc Jakarta ở Indonesia; Xiuhui Wang và Thanh Tung Nguyen, cả hai đều tốt nghiệp Trường Kỹ thuật ứng dụng sinh học và Kỹ thuật hệ thống tại Đại học Nông nghiệp và Công nghệ Tokyo tại Nhật Bản; Sen Li thuộc Viện nghiên cứu Công nghiệp hóa chất Thượng Hải tại Trung Quốc; và Jianglong Pu thuộc Đại học Sinh học, Khoa học Hóa học và Kỹ thuật tại Đại học Gia Hưng, Trung Quốc.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Nông nghiệp và Công nghệ Tokyo . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :