تولید اتانول زیستی از چوب‌ با فناوری‌نانو

پژوهشگران در ژاپن توانسته‌اند یک فرآیند مکانوشیمیایی- مرطوبِ مقرون به صرفه از نظر اقتصادی، توسعه دهند که با آن می‌توانند اجزاء سلولزی در ساختار چوب را تبدیل به الیاف سلولزی نانومقیاس کنند. این الیاف نانومقیاس بواسطه سطح ویژه‌ی بالای‌شان، قابلیت دسترسی آنزیمی بالایی از خود نشان می‌دهند؛ بنابراین راندمان مرحله قندسازی آنزیمی را افزایش می‌دهند. قندسازی آنزیمی یکی از مراحل مهم کل فرآیند تولید اتانول از چوب است. فرآیند مکانوشیمیایی- مرطوبِ این محققان مبتنی بر درک مشخصه‌های ساختاری نانویی چوب و سلولز است.تاکاشی ایندو، از مرکز تحقیقاتی فناوری زیست‌توده در ژاپن و یکی از این محققان، می‌گوید: ساختار چوب نانویی است. الیاف چوب از میکروالیاف سلولزی نانواندازه‌ای تشکیل شده‌اند که بوسیله نیم‌سلولز و ماده چوب به‌عنوان چسب، در کنار هم نگه‌داشته شده‌اند؛ و ساختارچوب با قراردادن این الیاف چوب که آب را هدایت می‌کنند، در وسط و لایه‌ای کردن این میکروالیاف سلولزی نانومقیاس اطراف آنها، تشکیل می‌شود (شکل را ببینید).

در فرآیند تولید اتانول از چو ب، قبل از تخمیر میکروبی قندها، لازم است که طی فرآیند قندسازی آنزیمی، سلولز گیاهی را تبدیل به قند کرد. از آنجایی که چوب با آنزیم‌ها واکنش نمی‌دهد، یک پیش‌عملیات لازم است. در این پیش‌عملیات هرچه چوب به واحدهای ریزتر تبدیل شود، بهتر است. این محققان با فرآیند مکانوشیمیایی- مرطوب خود ساختار چوب را به میکروالیاف سلولزی نانومقیاس تبدیل می‌کنند. سپس این میکروالیاف نانومقیاس طی فرآیند قندسازی آنزیمی تبدیل به قند می‌شوند. این میکروالیاف نانومقیاس بواسطه سطح ویژه‌ی (سطح قابل دسترسی) بالایی که دارند، راندمان این فرآیند قندسازی را افزایش می‌دهند.

ایندو می‌گوید: ساختار چوب آرایشی از میکروالیاف نانومقیاس است که با پیوند ضعیفی مانند پیوند هیدروژنی بهم متصل شده‌اند. آنچه ما متوجه شده‌ایم، این است که در یک عملیات مکانوشیمیایی مرطوب می‌توان با استفاده از یک مولکول آب مانند یک گوه پیوندهای هیدروژنی بین این میکروالیاف نانومقیاس را شکست. با این روش ما توانستیم به جداسازی موثری از این میکروالیاف نانومقیاس که برای قندسازی آنزیمی کافی است، برسیم.

ایندو اشاره می‌کند که یکی از مزایای این فرآیند مکانوشیمیایی مرطوب این است که آن می‌تواند هزینه‌ها در دیگر فرآیند‌های تولید اتانول زیستی را به شدت کاهش دهد.

این محققان نتایج خود را در مجله‌ی Synthesiology منتشر کرده‌اند.

تاریخ ارسال: 1393/2/6
تعداد بازدید: 2484
ارسال نظر