Исследовательская группа UD изобрела более эффективный процесс для извлечения сахара от щепы, стержней початков и других органических отходов от лесов и ферм. Это биовозобновляемое сырье для промышленности могло служить более дешевой, стабильной заменой для нефти, используемой в производственных тоннах на тонны товаров народного потребления ежегодно – товары, что потребители хотят быть более зелеными. Больше чем половина потребителей в США готова заплатить больше за безвредные для окружающей среды продукты, согласно Обзору МРТ GfK американского Потребителя, сообщил ранее в этом году.Бэзудеб Саа, заместитель директора исследования в Центре Катализа UD энергетических Инноваций – США, определяемый министерством энергетики энергетический Пограничный Научно-исследовательский центр – приложил усилия, которые вовлекли ученых из UD и из Университета Ратджерса.
Результаты изданы в ChemSusChem, главный междисциплинарный журнал, сосредотачивающийся на стабильной химии.«Чтобы сделать более зеленые химикаты и топливо, мы работаем с растительным материалом, но мы не хотим конкурировать с его питательной ценностью», сказал Саа. «Таким образом вместо того, чтобы брать зерно и извлечь его сахар, чтобы сделать этанол, мы используем стебли и глыбы, перенесенные после того, как зерно будет получено, а также другие виды отходов как щепа и рисовые корпуса».
Хотя прошлое десятилетие видело сдвиг к использованию такого ненужного, называемого lignocellulosic биомасса, чтобы создать химикаты для производства биоразлагаемых пластмасс, фармацевтических препаратов, косметики и биотоплива, бионефтеперерабатывающие заводы боролись с нахождением устойчивых поставок и с высокими затратами на обработку.Хотя щепа и стержни початков могут походить на простые, недорогие материалы, их трудно сломать химически.«Лигнин, который делает их клеточные стенки настолько жесткими и крепкими действиями как суперклей, держась плотно к сахару», сказал Саа.UD изобретает технологию с одним шагом
Промышленность в настоящее время выделяет сахар от лигнина до двухступенчатого процесса, используя резкие химикаты и условия реакции в первом шаге и дорогой фермент во втором шаге. Этот процесс делает получающийся сахар дорогим и конечные продукты, хотя возобновляемый, менее конкурентоспособный, чем произведенные с нефтью.
Процесс, изобретенный в UD, однако, является всего одним шагом. Это не требует, чтобы отдельный шаг до лечения, обычно используемый в бионефтеперерабатывающих заводах, разложил лигнин от сахарной целлюлозы полимеров и гемицеллюлозы. Технология UD с одним шагом объединяет шаг до лечения и гидролиз целлюлозы и гемицеллюлозы в одном горшке и работает при значительно низкой температуре (85°C) и коротком времени реакции (один час), который делает метод энергосберегающим. Это – эффективная вода, также.
Ключ к технологии, которая была подана как международная заявка на патент UD, является использованием сконцентрированного решения неорганической соли в присутствии небольшого количества минеральной кислоты. Сконцентрированный соляной раствор требует минимального количества воды. Решение раздувает частицы древесины, или другая биомасса, позволяя решению взаимодействовать с волокнами, во многом как газета раздувается, когда вода движется потоком на нем.Уникальные свойства соляного раствора делают метод очень эффективным, Саа сказал, максимум с 95-процентным теоретическим урожаем сахара.
Кроме того, команда объединила процесс с другим шагом, названным реакцией обезвоживания, которая преобразовывает сахар в фураны в том же самом горшке и позволяет соляному раствору быть переработанным. Фураны – очень универсальные комплексы, используемые в качестве стартовых материалов для того, чтобы сделать химические продукты тонкого органического синтеза.Инновации UD используют усиление процесса, выполнение нескольких шагов интегрированным способом, приводящим к использованию меньшего количества энергии и воды. Это понятие, осуществленное в крупном масштабе, является центром БЫСТРЫХ, Производственный Институт США, являющийся во главе с американским Институтом Инженеров-химиков, который также включает UD в качестве ключевого игрока.
«Наш процесс позволяет – впервые – экономичное производство потоков подачи, которые могли глубоко улучшить экономику cellulosic биопродуктов, произведенных вниз по течению, не говоря уже об экологических преимуществах замены нефти», говорит Саа. «О больше чем 10 000 миллионах метрических тонн выбросов углерода сообщили в 2010 от обычного ископаемого топлива и химикатов, который имеет долгосрочный катастрофический эффект на нашу среду».